波的衍射和干涉含多個演示動畫演示文稿

波的衍射和干涉含多個演示動畫演示文稿當(dāng)前第1頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)（優(yōu)選）波的衍射和干涉含多個演示動畫.當(dāng)前第2頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)五、波的衍射當(dāng)前第3頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)生活現(xiàn)象

海面上有大小不一的礁石，水波在傳遞過程中遇上它們時會有什么不同呢？當(dāng)前第4頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)1、定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象叫做波的衍射。一、波的衍射(diffraction)當(dāng)前第5頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)實(shí)驗(yàn)研究1、當(dāng)水波的波長逐漸變大時，現(xiàn)象如下：2、當(dāng)擋板的小孔逐漸變小時，現(xiàn)象如下：當(dāng)前第6頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論1、窄縫或障礙物的寬度與波長相比非常大時，水波將直線傳播，觀察不到衍射現(xiàn)象。2、窄縫或障礙物的寬度比波長大得越多，衍射現(xiàn)象越不明顯；3、窄縫或障礙物的寬度與波長相差不多時，有明顯的衍射現(xiàn)象。當(dāng)前第7頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)演示在水槽里放兩塊擋板，中間留有一個狹縫，觀察水波通過狹縫后的傳播情況。

保持水波的波長不變，改變狹縫的寬度，觀察水波的傳播情況有什么變化。當(dāng)前第8頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M水波傳遞中遇到與波長差不多尺寸的小孔時：

水波傳遞中通過小孔時，相當(dāng)于在小孔處衍生出一個新的與波源P類似的波源Q，稱為子波源。波源P衍生波源Q當(dāng)前第9頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)1、明顯衍射：指傳播能量的強(qiáng)弱及在障礙物陰影區(qū)中所形成的波的區(qū)域大小。2、有孔衍射：相當(dāng)于在小孔處形成一個新的波源——子波源，其頻率和波長與原波源相同。明顯衍射和有孔衍射當(dāng)前第10頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)1、只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。2、衍射的實(shí)質(zhì)：振動的形式和能量傳到障礙物后方的陰影區(qū)域中。發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件思考：衍射中真的是孔或障礙物的尺寸越小越好嗎？

當(dāng)孔或障礙物的尺寸過小時，由于衍射到后方的能量較弱，故衍射現(xiàn)象仍不明顯。當(dāng)前第11頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)2、具體實(shí)例：1）聲波的衍射——隔墻有耳2）電磁波的衍射——收看電視波的衍射實(shí)例1、衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射。但要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象需要滿足一定的條件，當(dāng)不滿足時，衍射現(xiàn)象雖然存在，但由于是不明顯的衍射現(xiàn)象，不易被我們觀察到。當(dāng)前第12頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)當(dāng)前第13頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

結(jié)論：兩列波相遇時，位移發(fā)生合成變化；相遇后，波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣，都保持各自的運(yùn)動狀態(tài)繼續(xù)傳播，彼此之間沒有互相影響。1、相遇前2、相遇時刻3、相遇過程4、相遇后實(shí)驗(yàn)研究當(dāng)前第14頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

幾列波在同一介質(zhì)中傳播，在介質(zhì)中某一點(diǎn)（或某一區(qū)域）相遇后，每一列波都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)沿著原來的方向向前傳播，彼此之間互不干擾，好象沒有遇到另一列波一樣。波的獨(dú)立傳播原理當(dāng)前第15頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

在幾列波重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時參與這幾列波所產(chǎn)生的振動，每一質(zhì)點(diǎn)仍然是在各自的平衡位置附近做振動，質(zhì)點(diǎn)振動的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時引起的位移的矢量和。波相遇時位移的特點(diǎn)當(dāng)前第16頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

幾列波相遇時能夠保持各自的運(yùn)動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時引起的位移的矢量和。波的疊加原理當(dāng)前第17頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)生活中波的獨(dú)立傳播和疊加

開會時，大家討論的面紅耳赤，會議室內(nèi)聲音特響，但還是能區(qū)分出每一個人的說話聲音。當(dāng)前第18頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

兩列頻率相同的波相遇時，在它們重疊的區(qū)域會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？我們先觀察下面的現(xiàn)象。想一想當(dāng)前第19頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：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)域和激烈振動的區(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。當(dāng)前第20頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)1、定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強(qiáng)和振動減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象叫做波的干涉。2、干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣波的干涉(interference)當(dāng)前第21頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

特征——振動加強(qiáng)的區(qū)域總是加強(qiáng)，振動減弱的區(qū)域總是減弱。

把相應(yīng)的振動最激烈的質(zhì)點(diǎn)連起來，就是振動加強(qiáng)區(qū)；相應(yīng)的振動最不激烈或靜止的質(zhì)點(diǎn)連起來，就是振動減弱區(qū)，且振動加強(qiáng)區(qū)和振動減弱區(qū)是相互間隔著出現(xiàn)的。波的干涉(interference)當(dāng)前第22頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

為什么兩列波相遇時能出現(xiàn)振動始終加強(qiáng)的區(qū)域呢？

如果在某一時刻，在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波峰相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷和波谷相遇。波峰和波峰、波谷和波谷相遇時，質(zhì)點(diǎn)的位移都是最大，等于這兩列波的振幅之和，因此在這一點(diǎn)，始終是兩列波干涉的加強(qiáng)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振動最激烈。思考與討論當(dāng)前第23頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

為什么兩列波相遇時能出現(xiàn)振動始終減弱的區(qū)域呢？

如果在某一時刻，在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波谷相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷和波峰相遇，在這一點(diǎn)思考與討論兩列波引起的振動始終是減弱的，質(zhì)點(diǎn)振動的振幅等于兩列波的振幅之差，如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動的振幅就等于零，水面保持平靜。當(dāng)前第24頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件

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，形成穩(wěn)定的干涉圖樣，則需要滿足一定的條件，產(chǎn)生穩(wěn)定明顯的干涉圖樣的條件是兩列波的頻率相同，相位差恒定，且振幅相差不多。

注意：波的干涉是波的疊加的特殊情形，一切波都能發(fā)生干涉，干涉和衍射都是波的特有現(xiàn)象。當(dāng)前第25頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

振動加強(qiáng)的區(qū)域始終加強(qiáng)是不是指該處的質(zhì)點(diǎn)的振動位移總是為最大值？振動減弱的區(qū)域始終減弱是不是指該處的質(zhì)點(diǎn)的振動位移總是為最小值？結(jié)論：振動加強(qiáng)（或減弱）的區(qū)域是指質(zhì)點(diǎn)的振幅達(dá)最大值（或最小值），而不是指振動的位移，因?yàn)椴还苁羌訌?qiáng)區(qū)還是減弱區(qū)，質(zhì)點(diǎn)都在作振動，它們的位移是時刻在變化的。思考與討論當(dāng)前第26頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

試從水波的干涉圖樣中分析出各加強(qiáng)區(qū)處的任一質(zhì)點(diǎn)到兩波源之間的距離存在什么規(guī)律？減弱區(qū)呢？思考與討論當(dāng)前第27頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)1、若P點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)：

假設(shè)在兩列波的疊加區(qū)域有一個P點(diǎn)，它到兩列波源的距離分別為S1、S2，兩列波的波長為λ，則有（n=0,1,2,……）

則有P點(diǎn)到兩列波的波源的距離差等于波長的整數(shù)倍或半個波長的偶數(shù)倍。2、若P點(diǎn)為振動減弱點(diǎn)：

則有P點(diǎn)到兩列波的波源的距離差等于半個波長的奇數(shù)倍。（n=0,1,2,……）波的干涉當(dāng)前第28頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)

生活實(shí)例：聲波的干涉——操場上裝有很多個相同的揚(yáng)聲器，當(dāng)它們同時發(fā)聲時，若繞操場一周，將會聽到某些地方聲音加強(qiáng)，某些地方聲音減弱。生活中波的干涉實(shí)例當(dāng)前第29頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)ABD1、下列關(guān)于波的衍射說法正確的是（）A、衍射是一切波特有的現(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)生衍射現(xiàn)象，由于聲波波長較大課堂練習(xí)當(dāng)前第30頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)2、水波通過小孔，發(fā)生一定程度的衍射，為使衍射現(xiàn)象更不明顯，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A課堂練習(xí)當(dāng)前第31頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)3、下列關(guān)于波的衍射圖象正確的是（）BC注意:有孔衍射的子波源在小孔處課堂練習(xí)當(dāng)前第32頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)4、如圖所示，S為波源，MN為兩塊擋板，其中M固定，N板可上下移動，兩板中間有一塊縫，此時測得A點(diǎn)沒有發(fā)生振動，為了使A點(diǎn)能振動起來，可采取的方法是（）A、增大波源的頻率B、減小波源的頻率C、將N板上移一些D、將N板下移一些BC課堂練習(xí)當(dāng)前第33頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)5、下列關(guān)于兩列波相遇時疊加的說法中正確的是（）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，相互聽得清楚，這說明聲波在相遇時互不干擾BCD課堂練習(xí)當(dāng)前第34頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)6、兩列波發(fā)生了干涉現(xiàn)象，得到了干涉圖樣，則（）A、振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)，始終處于最大位移處B、振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移，有時會小于振動削弱的質(zhì)點(diǎn)的位移C、波峰與波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn)，其振動始終加強(qiáng)D、波峰與波谷相遇處的質(zhì)點(diǎn)，其振動始終削弱BCD課堂練習(xí)當(dāng)前第35頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)7、如圖所示，A、B為兩個完全相同的相干波源，它們產(chǎn)生的兩列波在AB連線的中垂線上的P點(diǎn)相遇時，則（）A、P點(diǎn)振動始終加強(qiáng)B、P點(diǎn)振動有時加強(qiáng)，有時減弱C、P點(diǎn)位移始終等于振幅D、P點(diǎn)位移有時為零AD課堂練習(xí)當(dāng)前第36頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)8、頻率相同的兩列波發(fā)生干涉現(xiàn)象時，有（）A、某一點(diǎn)如果是兩列波的波峰與波峰相遇，經(jīng)過半個周期，在這一點(diǎn)則是第一列波的波峰與第二列波的波谷相遇B、某一點(diǎn)如果是兩列波的波谷與波谷相遇，經(jīng)過半個周期，在這一點(diǎn)則是第一列波的波谷與第二列波的波谷相遇C、某一點(diǎn)如果是第一列波的波峰與第二列波的波谷相遇，經(jīng)過半個周期，在這一點(diǎn)則是兩列波的波谷相遇D、某一點(diǎn)如果是第一列波的波峰與第二列波的波谷相遇，經(jīng)過半個周期，在這一點(diǎn)則是第一列波的波谷與第二列波的波峰相遇D課堂練習(xí)當(dāng)前第37頁\共有38頁\編于星期三\4點(diǎn)9、如圖所示，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同。實(shí)線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關(guān)于圖中所標(biāo)