波的干涉和衍射課件高二上學(xué)期物理選擇性2

第三章

機(jī)械波第3節(jié)波的干涉和衍射有幾列波在同一介質(zhì)中傳播，當(dāng)它們相遇后會(huì)發(fā)生什么情況呢？會(huì)不會(huì)像兩個(gè)球相遇一樣改變了它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢？1.了解波的疊加原理、掌握波的干涉現(xiàn)象及產(chǎn)生的條件2.掌握加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的分布規(guī)律。3.知道波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生明顯衍射的條件4.能根據(jù)波的干涉條件、發(fā)生明顯衍射的條件解釋相關(guān)現(xiàn)象演示：波的疊加現(xiàn)象知識(shí)點(diǎn)一：波的疊加原理相遇前相遇時(shí)刻相遇過(guò)程相遇后兩列波相遇兩列波相遇后，彼此穿過(guò)，繼續(xù)傳播，波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣，也就是說(shuō)，相遇后，它們都保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，彼此都沒(méi)有受到影響。1.波的獨(dú)立傳播原理2.波的疊加原理

在幾列波重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波所引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和。本質(zhì)：位移的合成加強(qiáng)減弱

如果介質(zhì)中某些質(zhì)點(diǎn)處于兩列波波峰與波峰、波谷與波谷相遇處，則振動(dòng)加強(qiáng)，合振幅將增大。

如果介質(zhì)中某些質(zhì)點(diǎn)處于兩列波波峰與波谷相遇處，則振動(dòng)減弱，合振幅減小，此時(shí)如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于零。思考：下列兩列波疊加后是怎樣的？知識(shí)點(diǎn)二：波的干涉觀察：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？現(xiàn)象：兩列頻率相同的水波相遇后，在它們重疊的區(qū)域里出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間伸展出來(lái)的相對(duì)平靜的區(qū)域和激烈振動(dòng)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。演示視頻1.定義：頻率相同，振動(dòng)方向相同，相位差恒定的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔這種現(xiàn)象叫做波的干涉。水波干涉圖樣水波干涉俯視圖樣2.干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣3.形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件（1）兩波源的頻率相同。（2）振動(dòng)方向相同。（3）相位差恒定。4.干涉現(xiàn)象的解釋（1）兩列同頻率的波在某點(diǎn)引起的振動(dòng)步調(diào)相同，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終最強(qiáng)步調(diào)相反，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終最弱（2）振動(dòng)加強(qiáng)（減弱）的區(qū)域是指質(zhì)點(diǎn)的振幅大（?。皇侵刚駝?dòng)的位移大（?。?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的。x10tA1-A1x20t-A2A2x0tA-A此時(shí)A=A1+A2（特別：當(dāng)A1=A2，A=2A1）波峰遇波峰振動(dòng)加強(qiáng)x0tx10tA1-A1x20t-A2A2x0tA-A波峰遇波谷此時(shí)A=A1-A2（特別：當(dāng)A1=A2，A=0）振動(dòng)減弱不震動(dòng)5.干涉圖樣的特點(diǎn)：（2）振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)是間隔出現(xiàn)。（3）振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)是指振幅較大的點(diǎn)，不是位移始終最大。（4）干涉圖樣中，不只有振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)和振動(dòng)減弱的質(zhì)點(diǎn)。（1）振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱。把振動(dòng)最強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)連起來(lái)，為振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)；振動(dòng)最弱的質(zhì)點(diǎn)連起來(lái)，為振動(dòng)減弱區(qū)。強(qiáng)區(qū)和弱區(qū)是相互隔開，強(qiáng)弱相間的6.加強(qiáng)點(diǎn)，減弱點(diǎn)位置判斷（兩波源的相位相同）

振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位置

振動(dòng)減弱點(diǎn)的位置

繞過(guò)障礙物傳播通過(guò)孔隙,傳播范圍變寬波在傳播過(guò)程中遇到障礙物時(shí)波的行為會(huì)發(fā)生什么變化？1.定義：波繞過(guò)

或通過(guò)

繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，稱為波的衍射。2.發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或狹縫的尺寸跟

相差不大，或者比波長(zhǎng)

。障礙物孔隙波長(zhǎng)更小知識(shí)點(diǎn)三：波的衍射3.對(duì)波的衍射的理解（1）衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射。（2）波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異。（3）障礙物的尺寸的大小不是發(fā)生衍射的條件，而是發(fā)生明顯的衍射的條件，波長(zhǎng)越大越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。（4）波的直線傳播是在衍射不明顯時(shí)的近似情況。4.波的衍射實(shí)例“隔墻有耳”“聞其聲而不見其人”，這是聲波的衍射現(xiàn)象。通常的聲波，波長(zhǎng)在1.7cm~17m之間，跟一般障礙物的尺寸相當(dāng)，所以聲波能繞過(guò)一般的障礙物，使我們能聽到障礙物另一側(cè)的聲音。(1)在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移都等于原來(lái)位移的2倍。(

)(2)兩列波疊加時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移一定增大。(

)(3)只有頻率相同的兩列波才可以疊加。(

)(4)兩列波相遇后各自的傳播特點(diǎn)不會(huì)受到影響。(

)×√××1.如圖為振幅、頻率相同的兩列橫波在t＝0時(shí)刻相遇時(shí)形成的干涉圖樣，實(shí)線與虛線分別表示波峰和波谷，已知兩列波的振幅均為5cm，波速和波長(zhǎng)均為1m/s和0.4m。下列說(shuō)法正確的是（）A.P點(diǎn)始終處于波谷B.R、S兩位置可以處于波谷狀態(tài)C.Q點(diǎn)在t＝0.2s時(shí)刻將處于波谷位置D.從t＝0到t＝0.2s的時(shí)間內(nèi)，Q點(diǎn)通過(guò)的路程為10cmC2.如圖所示，S1、S2為兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的波源，兩列波的波長(zhǎng)都為λ，它們?cè)诰鶆蚪橘|(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，S1、S2在空間中共形成了5個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域，如圖中實(shí)線所示。P是振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域中的一點(diǎn)，由圖可知（）A.P點(diǎn)到兩波源的距離差等于1.5λB.S1發(fā)出的波的傳播速度大于S2發(fā)出的波的傳播速度C.P點(diǎn)此時(shí)刻振動(dòng)最強(qiáng)，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期后，P點(diǎn)振動(dòng)變?yōu)樽钊鮀.當(dāng)一列波的波峰傳到P點(diǎn)時(shí)，另一列波的波峰也一定傳到P點(diǎn)D3.(多選)如圖所示是觀察水波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置。AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源。圖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(圖中曲線)之間的距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則關(guān)于波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況，下列描述正確的是（）A.能觀察到明顯的波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.如果將孔AB擴(kuò)大，可以觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象D.如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象AB波的干涉和衍射波的疊加原理波的衍射現(xiàn)象波的干涉現(xiàn)象波的獨(dú)立傳播性波的疊加原理保持各自原有的運(yùn)動(dòng)特征各