波的衍射與干涉上課

我們在生活中經(jīng)常遇到“聞其聲不見其人〞的事(如圖甲)，聲音為什么沒被障礙物所擋住？圖甲以下現(xiàn)象屬于顯著的衍射現(xiàn)象的是()A．水波前進(jìn)方向上遇到一棵蘆葦，蘆葦對波的傳播沒有影響B(tài)．水波前進(jìn)方向上遇到一個障礙物，障礙物后面的水并沒有發(fā)生振動C．水波前進(jìn)方向上有一靜止的船，船后的區(qū)域沒有明顯的波浪D．水波前進(jìn)方向中上有一個帶缺口的屏，水波沿缺口直線傳播，屏后“陰影區(qū)〞的水面沒有明顯的振動答案：A特別提醒：①衍射現(xiàn)象總是存在的，只是明顯和不明顯的差異．②障礙物或孔的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是衍射現(xiàn)象是否明顯的條件，一般情況下，波長較大的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象．③當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長時，盡管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射現(xiàn)象不容易觀察到．一列水波通過某孔的實(shí)際情況如圖(1)所示，現(xiàn)把孔的尺寸變小，或者把水波的波長變大，水波通過孔后的假想情況如圖(2)四幅圖所示，其假想錯誤的圖示有(

)答案：BD解析：衍射現(xiàn)象是普遍存在的．波遇到障礙物時都有繞過障礙物的特性，即衍射現(xiàn)象，但只有當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長小或差不多時才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象.(1)聲波的波長在1.7cm～17m之間，與一般障礙物的尺寸相比差不多，或比其大，故聲波的衍射現(xiàn)象極為明顯．(2)聞其聲不見其人，說明聲波能繞過障礙物發(fā)生明顯的衍射而光波不易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，使聲音能繞過障礙物傳入人耳，而光不能繞過障礙物傳入人眼．以下現(xiàn)象屬于波的衍射現(xiàn)象的是 ()A．在空曠的山谷里喊叫，可以聽到回聲B．“空山不見人，但聞人語響〞C．“余音繞梁，三日而不絕〞D．夏日的雷聲有時轟鳴不絕答案：B把M、N兩塊擋板中間的空隙當(dāng)做一個“小孔〞做水波的衍射實(shí)驗，出現(xiàn)了如下圖的圖樣，位置P處的水沒有振動起來，現(xiàn)要使擋板左邊的振動傳到P處，在不改變擋板M和P點(diǎn)位置的情況下，可以采用哪些方法？以下關(guān)于波的衍射的說法中正確的選項是〔〕A．波遇到障礙物時，一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．當(dāng)障礙物的尺寸比波長大得多時，衍射現(xiàn)象很明顯C．當(dāng)孔的大小比波長小時，衍射現(xiàn)象很明顯D．只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長相差不多時，才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象以下說法正確的選項是〔〕A．只有橫波能發(fā)生衍射，縱波不能發(fā)生衍射B．當(dāng)波長比孔的寬度小得越多時，波的衍射越明顯C．聲波能發(fā)生衍射現(xiàn)象，光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D．聲波易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，光不易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．以下說法正確的選項是〔〕A．衍射是一切波特有的現(xiàn)象B．對同一列波，障礙物或孔越小衍射越明顯C．聽到回聲是聲波的衍射現(xiàn)象D．聽到墻外人的說話聲是衍射現(xiàn)象水波通過小孔發(fā)生一定程度的衍射現(xiàn)象，為使衍射現(xiàn)象變得不明顯，可以〔〕A.增大小孔尺寸，同時增大水波的頻率 B.增大小孔尺寸，同時減小水波的頻率C.縮小小孔尺寸,同時增大水波的頻率 D.縮小小孔尺寸,同時減小水波的頻率

在水波槽的衍射實(shí)驗中，假設(shè)打擊水面的振子振動的頻率是5Hz，水波在水波槽中的傳播速度為，為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象，小孔直徑d應(yīng)為()A．10cmB．5mC．d>1cm D．d<1cm答案：D(1)波的獨(dú)立傳播特性兩列波相遇后，每列波仍像相遇前一樣，保持各自原來的波形，繼續(xù)向前傳播．(如下圖)以下關(guān)于兩列波相遇時疊加的說法正確的選項是()A．相遇后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強(qiáng)B．相遇后，兩列波的振動情況與相遇前完全相同C．在相遇區(qū)域，任一點(diǎn)的總位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和D．幾個人在同一房間說話，相互間聽得清楚，這說明聲波在相遇時互不干擾答案：BCD解析：兩列波相遇時，每一列引起的振動情況都保持不變，而質(zhì)點(diǎn)的振動那么是兩列波共同作用的結(jié)果，故A選項錯誤，B、C選項正確．幾個人在同一房間說話，聲帶振動發(fā)出的聲波在空間中相互疊加后，不改變每列波的振幅、頻率，所以聲波到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所說的話，故D正確.二、波的干預(yù)點(diǎn)擊以下圖看水波的干預(yù)由此可知：這兩列波相遇后，在振動著的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域和劇烈振動的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且相互隔開．注意：〔1〕振動加強(qiáng)的區(qū)域振動始終加強(qiáng)，振動減弱的區(qū)域振動始終減弱．〔2〕振動加強(qiáng)〔減弱〕的區(qū)域是指質(zhì)點(diǎn)的振幅大〔小〕，而不是指振動的位移大〔小〕，因為位移是在時刻變化的．x0tPP點(diǎn)振動最強(qiáng)〔振幅為A1＋A2〕x10tA1-A1x20t-A2A2A-Ax0tQＱ點(diǎn)振動最弱〔振幅為｜A1－A2｜〕x10tA1-A1x20t-A2A2A-Ax0tQＱ點(diǎn)不振動〔振幅為零〕假設(shè)A1=A2x10tA1-A1x20tA2-A2x10tx0tMM點(diǎn)振幅介于〔A1+A2〕與｜A1－A2｜之間x20t練習(xí)當(dāng)兩列水波發(fā)生干預(yù)時，如果兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，以下說法正確的有：A質(zhì)點(diǎn)P的振動始終是加強(qiáng)的B質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大C質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大D質(zhì)點(diǎn)P的位移有時候為零。答案ABD2.如下圖，是水波干預(yù)示意圖，S1、S2是兩波源，A、D、B三點(diǎn)在一條直線上，兩波波源頻率相同，振幅等大，就圖中標(biāo)出的各點(diǎn)，答復(fù)振動加強(qiáng)點(diǎn)是，振動減弱點(diǎn)是〔圖中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷〕。AS1S2BDCEADBCE如下圖，兩列簡諧橫波均沿x軸傳播，傳播速度的大小相等．其中一列沿x軸正方向傳播(圖中實(shí)線)，另一列沿x軸負(fù)方向傳播(圖中虛線)．這兩列波的頻率相等，振動方向均沿y軸方向．那么圖中x＝1,2,3,4,5,6,7,8各點(diǎn)中振幅最大的是x＝________處的點(diǎn)，振幅最小的是x＝________處的點(diǎn)．解析：由波的疊加原理x軸上任一點(diǎn)的位移都等于兩列波單獨(dú)引起的位移的矢量和．對x＝4,8兩點(diǎn)兩列波引起的兩個分振動相位差為0，這兩點(diǎn)加強(qiáng)，對x＝2,6兩點(diǎn)兩列波單獨(dú)引起的分振動相位差為π，故這兩點(diǎn)減弱．答案：4,82,6點(diǎn)評：此題考查疊加原理結(jié)合質(zhì)點(diǎn)的振動方向跟波的傳播方向之間的關(guān)系．如下圖，是水面上兩列頻率相同的波在某時刻疊加情況，圖中實(shí)線為波峰波面，虛線為波谷波面，兩列波的振幅均為2cm，波速2m/s，波長為8m，E點(diǎn)是BD和AC連線的交點(diǎn)，以下說法正確的選項是〔〕、C處兩質(zhì)點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)、D處兩質(zhì)點(diǎn)在該時刻的豎直高度差是4cm點(diǎn)處是振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)D.經(jīng)2s，B點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)通過的路程是4cmDCBAE如下圖為兩列沿繩傳播的(虛線表示甲波，實(shí)線表示乙波)簡諧橫波在某時刻的波形圖，M為繩上x處的質(zhì)點(diǎn)，那么以下說法中不正確的選項是A．這兩列波將發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象；質(zhì)點(diǎn)M的振動始終加強(qiáng)B．由圖示時刻開始，再經(jīng)甲波周期的1/4，M將位于波谷C．甲波的速度v1與乙波的速度v2一樣大D．因波的周期未知，故兩列波波速的大小無法比較-0.5-0.3-0.100.10.30.5y/cmx/mM20-20v1v2如圖為一列沿軸傳播的簡諧橫波在t1=O(圖中實(shí)線所示)以及在t2=0.02s(圖中虛線所示)兩個時刻的波形圖象，求波速？bc〔1〕加強(qiáng)點(diǎn)波峰與波峰或波谷與波谷相遇；加強(qiáng)點(diǎn)與兩個波源的距離差：△r=r2-r1=kλ〔k=0，±1，±2，±3……〕〔2〕減弱點(diǎn)波峰與波谷相遇；減弱點(diǎn)與兩個波源的距離差：△r=r2-r1=(2k+1)λ/2〔k=0，±1，±2，3……〕加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)滿足的條件：的的s1s2r1r2的p(2)兩列波產(chǎn)生穩(wěn)定干預(yù)的必要條件兩列頻率相同的同類波說明：①干預(yù)現(xiàn)象中那些總是振動加強(qiáng)的點(diǎn)或振動減弱的點(diǎn)是建立在兩波源產(chǎn)生的機(jī)械波波長相同，也就是頻率相同的前提下．②如果兩列頻率不同的波相疊加，得到的圖樣是不穩(wěn)定的，而波的干預(yù)是指波疊加中的一個特例，即產(chǎn)生穩(wěn)定的疊加圖樣．③如果兩列波頻率相同，但振幅相差很大，將不會有明顯的干預(yù)現(xiàn)象，因為振動加強(qiáng)區(qū)域與振動減弱區(qū)域都在振動，振幅差異不大．(3)“加強(qiáng)點(diǎn)〞或“減弱點(diǎn)〞位置判斷設(shè)S1、S2為兩相干波源，介質(zhì)中某點(diǎn)P到S1、S2的距離分別為PS1、PS2，波程差Δx＝PS1－PS2.①Δx＝nλ(n＝0，±1，±2…)，即波程差為波長整數(shù)倍時，P點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)．(4)波的干預(yù)和衍射都是波所特有的現(xiàn)象一切波都能夠發(fā)生干預(yù)和衍射現(xiàn)象；反之能夠發(fā)生干預(yù)和衍射現(xiàn)象的，一定是波．干預(yù)型消聲器能有效地消除低頻噪聲，發(fā)動機(jī)(正常工作期間)周期性排氣噪聲，就是一種典型的低頻噪聲．一臺四缸四沖程發(fā)動機(jī)，當(dāng)它以2000r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時，其峰值頻率在200Hz以下的噪聲較大．所以常用干預(yù)型消聲器來消除這類低速轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)所發(fā)出的低頻噪聲，一臺帶有干預(yù)消聲器的柴油發(fā)動機(jī)經(jīng)消聲處理后，其排氣噪聲可以降低10dB以上，干預(yù)型消聲器以其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，消聲效果好得到了很好的應(yīng)用，以下圖是其結(jié)構(gòu)原理圖，試分析其工作原理．解析：設(shè)一列波長為λ的聲波，沿水平管道自左向右傳播．當(dāng)入射波到達(dá)a處時，分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2，再到b處相遇．假設(shè)Δr＝r1－r2恰好等于聲波半波長的奇數(shù)倍，即Δr＝ 時，聲波的振幅A＝0.這就是說該頻率的聲波被消弱．利用這一原理，可以到達(dá)控制噪聲的目的．水槽中步調(diào)相反的波源S1、S2發(fā)出兩列波長相等的水波，設(shè)某一時刻P點(diǎn)恰好是兩波谷相遇，那么()A．這兩列波能干預(yù)B．P點(diǎn)始終就在波谷C．P是振動加強(qiáng)點(diǎn)D．P的位移有時可為零答案：ACD點(diǎn)評：此題易誤選B.錯誤地認(rèn)為：加強(qiáng)點(diǎn)就是波谷與波谷或波峰與波峰相遇的點(diǎn)，因加強(qiáng)點(diǎn)總是加強(qiáng)，故加強(qiáng)點(diǎn)總是處于波谷或總是處于波峰．(2021·沈陽市高二聯(lián)考)如下圖，兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，兩波源分別位于x＝－2×10－