波的衍射和干涉 課件

4波的衍射和干涉1．知道什么是波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．2．理解波的疊加原理．3．知道什么是波的干涉現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件．4．會用波的衍射、干涉現(xiàn)象解釋相關問題.定義：波_____障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．實驗及現(xiàn)象(1)實驗器材：在水槽里放兩塊擋板，中間留個_____．(2)現(xiàn)象①狹縫寬度比波長大得多時：波的傳播如同光沿_____傳播一樣，擋板后面產(chǎn)生一個_______．②狹縫寬度與波長相差不多或狹縫寬度比波長更小時：波_____擋板后面繼續(xù)傳播．一、波的衍射繞過狹縫直線陰影區(qū)繞到縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長_________，或者___________．_______都能發(fā)生衍射，衍射是波_____的現(xiàn)象．“聞其聲而不見其人”是_____的衍射現(xiàn)象．波的獨立傳播特性：兩列波相遇后，每列波仍像相遇前一樣，_____各自原來的_____，繼續(xù)向前傳播，這就是波的獨立性．提醒某空間不管有多少波相遇，對任一列波的傳播來說，其他波就像不存在一樣．發(fā)生明顯衍射的條件二、波的疊加相差不多比波長更小一切波特有聲波保持波形波的疊加：在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點_____參與兩個振動，其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的________．定義：_____相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動_____，某些區(qū)域的振動_____，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域互相間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉．波的干涉圖樣：波的干涉現(xiàn)象中形成的_____．干涉條件：產(chǎn)生干涉的必要條件是兩列波性質(zhì)相同且_____相同．

三、波的干涉同時矢頻率加強減弱圖樣頻率量和衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射．凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的就是波．波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異，波長較長的波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．波傳到小孔(障礙物)時，小孔(障礙物)仿佛一個新波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向．因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況．一、對衍射現(xiàn)象的理解特別提醒(1)障礙物尺寸的大小不是發(fā)生衍射的條件，而是發(fā)生明顯衍射的條件，波長越長越易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象；(2)當孔的尺寸遠小于波長時，盡管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很難觀察到波的衍射．圖12－4－1波的干涉示意圖頻率相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的振幅增大、某些區(qū)域的振幅減小，這種現(xiàn)象叫波的干涉，形成的圖樣常常叫做波的干涉圖樣．如圖12－4－1所示．二、對干涉現(xiàn)象的理解干涉現(xiàn)象對干涉圖樣特點的三點說明(1)加強區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變．(2)加強區(qū)始終加強，減弱區(qū)始終減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化)．(3)加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔．對振動加強點和減弱點的解釋(1)振動加強點設波源S1、S2在質(zhì)點a引起的振幅分別為A1、A2，以圖12－4－1中a點波峰與波峰相遇時計時，波源S1、S2分別引起質(zhì)點a振動的圖象如圖12－4－2甲、乙所示，當兩列波重疊時，質(zhì)點a同時參與兩個振動，合振動圖象如圖12－4－2丙所示．圖12－4－2(2)振動減弱點如圖12－4－1所示，以波源S1、S2分別將波峰、波谷傳到b點時開始計時，波源S1、S2分別引起質(zhì)點b振動的圖象如圖12－4－3甲、乙所示，當兩列波重疊時，質(zhì)點b同時參與兩個振動，合振動圖象如圖12－4－3丙所示．圖12－4－3波的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象都是波特有的現(xiàn)象，現(xiàn)將他們聯(lián)系與區(qū)別列在下表中.三、波的衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象的比較內(nèi)容衍射和干涉定義現(xiàn)象可觀察到現(xiàn)象的條件相同點波的衍射波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象波能偏離直線而傳到直線傳播以外的空間縫、孔或障礙物的尺寸跟波長相差不多或者小于波長干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象波的干涉頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且加強和減弱的區(qū)域是相間分布的現(xiàn)象振動強弱相間的區(qū)域，某些區(qū)域總是加強，某些區(qū)域總是減弱兩列波的頻率相同

如圖12－4－4所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長，則對于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是 (

)．【典例1】波的衍射圖12－4－4A．此時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C．如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀

察到衍射現(xiàn)象解析從圖中可以看出，孔的大小與波長相差不多，故能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，A選項正確．由于在同一均勻介質(zhì)中，波的傳播速度沒有變化，波的頻率是一定的，又根答案

ABC借題發(fā)揮波發(fā)生明顯衍射的條件是由縫、孔的寬度或障礙物的尺寸和波長的對比關系決定的，相對縫、孔的寬度或障礙物的尺寸來說，波長越大，波的衍射現(xiàn)象就越明顯． (2013·湖南衡陽聯(lián)考)在水波槽的衍射實驗中，若打擊水面的振子的振動頻率是5Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.05m/s，為觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，小孔直徑d應為 (

)．A．10cmB．5cmC．d≥1cmD．d＜1cm【變式1】答案

D

在同一介質(zhì)中兩列頻率相同，振動步調(diào)一致的橫波互相疊加，則 (

)．A．波峰與波谷疊加的點振動一定是減弱的波的疊加及干涉現(xiàn)象【典例2】C．振動加強區(qū)和減弱區(qū)互相間隔分布，且加強區(qū)和減弱

區(qū)不隨時間變化D．加強區(qū)的質(zhì)點某時刻的位移可能是0答案

ACD借題發(fā)揮不管是加強點，還是減弱點，還是一般位置的質(zhì)點在振動時，其位移都在隨時間做周期性變化，位移均可為0.

圖12－4－5所示是水波干涉的示意圖，S1、S2是兩波源，A、D、B三點在一條直線上，兩波源的頻率相同，振幅相等，則下列說法正確的是

(

)．A．A點一會兒在波峰，一會兒在波谷B．A點始終在波峰C．B點始終在波谷【變式2】圖12－4－5D．經(jīng)半個周期后，原來處于波峰的點將位于波谷，原來

處于波谷的點將位于波峰解析在波的干涉中，振動加強區(qū)域里的質(zhì)點總在自己的平衡位置兩側(cè)做簡諧振動，只是質(zhì)點的振幅較大，為A1＋A2.本題中由于A1＝A2，故振動減弱區(qū)的質(zhì)點并不振動，而此時A點是波峰與波峰相遇，是加強點，B點是波谷與波谷相遇，是加強點，又A、D、B三點在一條振動加強線上，這條線上任一點的振動都是加強的，故此三點都為加強點，故此三點都是一會兒在波峰，一會兒在波谷．答案

AD

如圖12－4－6所示，在直線PQ的垂線OM上有A、B兩個聲源，A、B分別距O點6m和1m，兩個聲源同時不斷向外發(fā)出波長都為2m的完全相同的聲波，在直線PQ上從－∞到＋∞的范圍內(nèi)聽不到聲音的區(qū)域共有多少個？【典例3】加強點和減弱點的判斷圖12－4－6答案

5個

如圖12－4－7所示，在均勻介質(zhì)中S1和S2是同時起振(起振方向相同)、頻率相同的兩個機械波源，它們發(fā)出的簡諧波相向傳播．在介質(zhì)中S1和【變式3】圖12－4－7A．b點的振動總是最強，a、c兩點的振動總是最弱B．b點的振動總是最弱，a、c兩點的振動總是最強C．a(chǎn)、b、c三點的振動都總是最強D．a(chǎn)、b、c三點的振動都是有時最強有時最弱答案C下列關于波的衍射的說法正確的是

(

)．A．衍射是機械波特有的現(xiàn)象B．對同一列波，縫、孔或障礙物越小衍射現(xiàn)象越明顯C．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D．聲波容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較大解析衍射是一切波特有的現(xiàn)象，所以選項A、C錯，發(fā)生明顯衍射是有條件的；當縫、孔或障礙物尺寸比波長小或差不多時．縫、孔或障礙物越小，越易發(fā)生明顯衍射，B對，D對．答案

BD波的衍射1．利用水波槽得到的水面波形如圖12－4－8(a、b)所示，則

(

)．波的干涉現(xiàn)象圖12－4－8A．圖a、b均顯示了波的干涉現(xiàn)象B．圖a、b均顯示了波的衍射現(xiàn)象C．圖a顯示了波的干涉現(xiàn)象，圖b顯示了波的衍射現(xiàn)象D．圖a顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖b顯示了波的干涉現(xiàn)象2．解析題圖a中可以看出只有一條狹縫，水波穿過發(fā)生明顯的衍射；題圖b中有兩個振源，有些區(qū)域振動加強，有些區(qū)域振動減弱，是干涉現(xiàn)象．故D項正確．答案

D圖12－4－9為聲波干涉演示儀的原理圖，兩個U形管A和B套在一起，A管兩側(cè)各有一小孔，聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成兩列頻率________的波．當聲波分別通過A、B傳播到右