波的衍射和干涉

1、12.4 波的干涉和衍射理綜教研組理綜教研組 王清安王清安2016年年5月月24學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1知道什么是波的衍射知道什么是波的衍射 。 2知道波發(fā)生明顯衍射的條件。知道波發(fā)生明顯衍射的條件。 3知道衍射是波所特有的現(xiàn)象。知道衍射是波所特有的現(xiàn)象。 4、知道兩列頻率相同的波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象；知道干涉現(xiàn)象的、知道兩列頻率相同的波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象；知道干涉現(xiàn)象的特點(diǎn)特點(diǎn) 5、知道波的干涉現(xiàn)象是特殊條件下的疊加現(xiàn)象，知道干涉現(xiàn)象、知道波的干涉現(xiàn)象是特殊條件下的疊加現(xiàn)象，知道干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象 6、認(rèn)識(shí)波的干涉條件及干涉現(xiàn)象的特征、認(rèn)識(shí)波的干涉條件及干涉現(xiàn)象的特征重點(diǎn)重點(diǎn)： 1.

2、波的衍射現(xiàn)象。波的衍射現(xiàn)象。 2.波能夠產(chǎn)生明顯衍射的條件。波能夠產(chǎn)生明顯衍射的條件。 3、波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件、波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件難點(diǎn)難點(diǎn)： 1、產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件的理解。、產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件的理解。 2、對(duì)穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解、對(duì)穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解 思考：思考： “聞其聲而不見(jiàn)其人聞其聲而不見(jiàn)其人”說(shuō)說(shuō)明明聲波的聲波的什么現(xiàn)象？什么現(xiàn)象？一、波的衍射一、波的衍射觀察水波的傳播現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1：波長(zhǎng)一定的水波通過(guò)寬度不同的狹縫：波長(zhǎng)一定的水波通過(guò)寬度不同的狹縫任務(wù)一：探究發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件縫寬縫窄任務(wù)一：探究發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2：波長(zhǎng)：波長(zhǎng)不

3、同不同的水波通過(guò)寬度一定的狹縫的水波通過(guò)寬度一定的狹縫條件：條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸尺寸跟跟波長(zhǎng)波長(zhǎng)相相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。射現(xiàn)象。注意：注意：一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象。一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象。而要發(fā)生而要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象須滿足上述條件，當(dāng)不滿足上述條件時(shí)，衍射明顯的衍射現(xiàn)象須滿足上述條件，當(dāng)不滿足上述條件時(shí)，衍射現(xiàn)象仍存在，只不過(guò)是衍射現(xiàn)象不明顯，不易被我們觀察到現(xiàn)象仍存在，只不過(guò)是衍射現(xiàn)象不明顯，不易被我們觀察到 例題例題1：如圖是觀察水面波衍射

4、如圖是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和和BD是兩塊擋是兩塊擋板，板，AB是一個(gè)孔，是一個(gè)孔，O為波源，圖為波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每?jī)蓷l相鄰波紋（圖中曲情況，每?jī)蓷l相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則線）之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況，下述波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況，下述描述正確的是（描述正確的是（ ） A此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B擋板前后波紋間距離相等擋板前后波紋間距離相等C如果將孔如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象到明顯的衍射現(xiàn)象 D如果孔的大小不變，

5、使波源頻率如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察衍射現(xiàn)象增大，能更明顯地觀察衍射現(xiàn)象A、B、C二、波的疊加二、波的疊加閱讀課本閱讀課本P33 “波的疊加波的疊加”這部分內(nèi)容，并思考問(wèn)題：這部分內(nèi)容，并思考問(wèn)題：?jiǎn)栴}：?jiǎn)栴}：在介質(zhì)中常常有幾列波同時(shí)傳播，若在介質(zhì)中常常有幾列波同時(shí)傳播，若兩列波相遇時(shí)，會(huì)改變各自的運(yùn)動(dòng)兩列波相遇時(shí)，會(huì)改變各自的運(yùn)動(dòng)特征特征嗎？嗎？在它們重疊的區(qū)域里，將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？其在它們重疊的區(qū)域里，將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？其疊加的原理是什么？疊加的原理是什么？任務(wù)二：探究波的獨(dú)立傳播和疊加原理觀察觀察實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象現(xiàn)象1、波的獨(dú)立傳播原理：、波的獨(dú)立傳播原理： 幾列波相遇后能

6、夠保持幾列波相遇后能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，繼續(xù)傳播。各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，繼續(xù)傳播。2、波的疊加原理：、波的疊加原理：在幾列波傳播的重疊區(qū)域內(nèi)，在幾列波傳播的重疊區(qū)域內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)要同時(shí)參與幾列波引起質(zhì)點(diǎn)要同時(shí)參與幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的總位移等于的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的總位移等于各列波單獨(dú)存在時(shí)在該處引各列波單獨(dú)存在時(shí)在該處引起的振動(dòng)位移的矢量和。起的振動(dòng)位移的矢量和。說(shuō)明：說(shuō)明：波的疊加原理是波具有波的疊加原理是波具有獨(dú)立傳播性獨(dú)立傳播性的必然結(jié)果，由于總位移是多個(gè)位移的矢的必然結(jié)果，由于總位移是多個(gè)位移的矢量和，所以疊加區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的位移可能增量和，所以疊加區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的位移可能增大，也可能減小。大，也可能減小。

7、兩列同相波疊加，振動(dòng)加強(qiáng)，振幅增大。兩列同相波疊加，振動(dòng)加強(qiáng)，振幅增大。兩列反相波疊加，振動(dòng)減弱，振幅減小。兩列反相波疊加，振動(dòng)減弱，振幅減小。例題例題2. 如圖所示兩列波相向如圖所示兩列波相向傳播，當(dāng)它們相遇時(shí)在圖所傳播，當(dāng)它們相遇時(shí)在圖所示的甲、乙、丙、丁中，可示的甲、乙、丙、丁中，可能的是能的是 ( )A圖乙、丙圖乙、丙 B圖甲、乙圖甲、乙C圖乙、丙、丁圖乙、丙、丁 D圖甲、乙圖甲、乙A甲乙丙丁三、波的干涉三、波的干涉思考1：兩列周期相同的波相遇時(shí)，在它們重疊的區(qū)域里會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？你怎樣解釋觀察到的現(xiàn)象？任務(wù)三：探究波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件1、觀察水波的、觀察水波的干涉干涉現(xiàn)象現(xiàn)象波

8、的干涉：波的干涉： 頻率相同的頻率相同的兩列波疊加，使兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)和振且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開(kāi)的現(xiàn)象互隔開(kāi)的現(xiàn)象干涉圖樣：干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣由波的干涉所形成的圖樣2、波的干涉現(xiàn)象的解釋、波的干涉現(xiàn)象的解釋 注意：注意：（1）振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)）振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域振動(dòng)始終加強(qiáng)，域振動(dòng)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱的區(qū)域振振動(dòng)減弱的區(qū)域振動(dòng)始終減弱動(dòng)始終減弱（2）振動(dòng)加強(qiáng)（減）振動(dòng)加強(qiáng)（減弱）的區(qū)域是指質(zhì)弱）的區(qū)域是指質(zhì)點(diǎn)的振幅（?。c(diǎn)的振幅（?。皇侵刚駝?dòng)的位而不是指振動(dòng)的位移大

9、（?。?，因?yàn)橐拼螅ㄐ。?，因?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化位移是在時(shí)刻變化的的思考2：產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉條件是什么呢？ 一切波都能發(fā)生干涉，干涉也是波特有的一切波都能發(fā)生干涉，干涉也是波特有的現(xiàn)象。現(xiàn)象。兩列波相遇疊加不一定能得到穩(wěn)定兩列波相遇疊加不一定能得到穩(wěn)定的干涉圖樣而要產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象形的干涉圖樣而要產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象形成穩(wěn)定的干涉圖樣，則需要滿足一定的條成穩(wěn)定的干涉圖樣，則需要滿足一定的條件件 產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的必要條件：產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的必要條件： .頻率必須相等。頻率必須相等。 .振動(dòng)方向一致（同類波）振動(dòng)方向一致（同類波） .相差恒定相差恒定 任務(wù)四： 探究加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)的判斷：假設(shè)在兩列波的疊加

10、區(qū)域有一個(gè)假設(shè)在兩列波的疊加區(qū)域有一個(gè)P點(diǎn)，它到點(diǎn)，它到兩列波源的距離分別為兩列波源的距離分別為S1、S2，兩列波的波，兩列波的波長(zhǎng)為長(zhǎng)為。振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位置：振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位置：2212s-sn（n = 0,1,2,）P P點(diǎn)到兩列波的波源的距離差等于波長(zhǎng)的點(diǎn)到兩列波的波源的距離差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，半個(gè)波長(zhǎng)的偶數(shù)倍。整數(shù)倍，半個(gè)波長(zhǎng)的偶數(shù)倍。P P點(diǎn)到兩列波的波源的距離差等于半點(diǎn)到兩列波的波源的距離差等于半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。振動(dòng)減弱點(diǎn)的位置：振動(dòng)減弱點(diǎn)的位置：22112s-sn（n = 0,1,2,）例題例題3、如圖所示兩個(gè)頻率與相位、振幅均相同的波、如圖所示兩個(gè)頻率與相位、振幅均相同的波的干涉圖樣中，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，對(duì)疊的干涉圖樣中，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，對(duì)疊加的結(jié)果正確的描述是加的結(jié)果