高中物理 第十二章 机械波（第4课时）波的衍射和干涉课件 新人教版选修

第4课时 波的衍射和干涉,研究学考把握考情,知识点一 波的衍射 基 础 梳 理 1定义：波可以 继续传播，这种现象叫做波的衍射。 2发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 ，或者 。 3 都能发生衍射，衍射是波 的现象。,绕过障碍物,相差不多,比波长更小,一切波,特有,要 点 精 讲 1衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。 2波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，“障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多”只是发生明显衍射的条件。 3波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向。因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。,【例1】 下列关于波的衍射的说法正确的是 ( ) A衍射是机械波特有的现象 B对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显 C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 D声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较大 解析 衍射是一切波特有的现象，所以A、C错；发生明显衍射的条件是缝、孔或障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多，缝、孔或障碍物越小，衍射现象越明显，B、D对。 答案 BD,知识点二 波的叠加 基 础 梳 理 1波的独立传播特性：几列波相遇时各自的 、 等运动特征，不受其他波的影响。 2波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，介质的质点 参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的 。,波长,频率,同时,矢量和,即 学 即 练 波源在绳的左端发出半个波，频率为f1，振幅为A1；同时另一波源在绳右端发出半个波，频率为f2(f2f1)，振幅为A2，P为绳的中点，如图1所示，下列说法正确的是 ( ) 图1 A两列波同时到达P点 B两列波相遇时P点波峰值可达到A1A2 C两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播 D因频率不同，这两列波相遇不能叠加,解析 因P为绳的中点，故两列波同时到达P点，A正确；因f2f1，故21，当的波峰传至P点时，的波峰已过了P点，即两波峰在P点不会相遇，根据波的叠加原理，P点的波峰值不会达到A1A2，选项B错误，选项C正确；因波的叠加没有条件，故选项D错误。 答案 AC,知识点三 波的干涉 基 础 梳 理 1定义： 相同的两列波叠加时，某些区域的振幅 、某些区域的振幅 ，这种现象叫做波的干涉，形成的图样常常叫做 。 2产生干涉的两个必要条件是：两列波的 必须相同和两个波源的 必须保持不变。 3一切波都能发生干涉，干涉是波所 的现象。,频率,加大,减小,干涉图样,频率,相位差,特有,要 点 精 讲 1波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。 2稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列波的频率相同、相位差恒定。 3干涉图样及其特点 (1)干涉图样：如图2所示。,图2,(2)特点 加强区和减弱区的位置固定不变。 加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)。 加强区与减弱区互相间隔。,【例2】 两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2，产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图3所示的干涉图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是_，振动减弱的点是_。 图3,解析 方法一 由题图中可以知道，A点距波源S1、S2的距离均为1.5， 即x11.5，x21.5， 故A到S1、S2的距离差 xx1x20； B点距S1距离为x1， 距S2距离为x22， 故B到S1、S2的距离差x； C点距S1的距离为x12， 距S2的距离为x21.5， 故C到两波源S1、S2的距离差为xx1x20.5。,因为两波源的振动情况完全相同。 所以A、B点均为振动加强点，C点为振动减弱点。 方法二 由题图可知A点为波峰与波峰相遇，是振动加强点；B点是波谷与波谷相遇，是振动加强点；C点是波峰与波谷相遇，是振动减弱点。 答案 A、B C,1在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子的振动频率是5 Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔直径d应为 ( ) A10 cm B5 cm Cd1 cm Dd1 cm,答案 D,2如图4所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等 ，当它们相遇时可能出现的波形是下图中的 ( ) 图4,解析 当两列波的前半个波(或后半个波)相遇时，根据波的叠加原理，在前半个波(或后半个波)重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零，而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变，所以选项B正确；当两列波完全相遇时(即重叠在一起)，由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有的质点振动的位移加倍，所以选项C也是正确的。 答案 BC,3图5表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示波峰，虚线表示波谷，下列说法正确的是 ( ) 图5 Aa、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱 Be、f两点的振动介于加强点和减弱点之间 C经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换 D经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰,解析 波的干涉示意图表示某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着。但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点，而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确；e点位于加强点的连线上，也为加强点，f点位于减弱点的连线上，也为减弱点，B错误；相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的介质质点也在不停地做周期性振动，故经半个周期步调相反，D正确。 答案 AD,4如图6所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处)，P是振动减弱区域中的一点，从图中可看出 ( ) 图6,AP点到两波源的距离差等于2 BP点始终不振动 CP点此时刻振动最弱，过半个周期后，