浙江省高中物理 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34.ppt

第4课时波的衍射和干涉 研究选考 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 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 要点精讲 例1 如图1所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图象 从图象可知 a b侧波是衍射波b a侧波速与b侧波速相等c 减小挡板间距离 衍射波的波长将减小d 增大挡板间距离 衍射现象将更明显解析小孔是衍射波的波源 a侧是衍射波 a错误 在同一种介质中 波速相等 故b正确 根据波速 波长和频率的关系式v f 由于波速和频率不变 故波长不变 故c错误 波长越长越容易发生衍射现象 与波的频率和振幅没有关系 在波长无法改变的情况下可以减小挡板间距 故d错误 答案b 图1 知识点二波的叠加 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 基础梳理 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 f2 f1 振幅为a2 p为绳的中点 如图2所示 下列说法正确的是 图2 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a1 a2c 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f2 f1 故 2 1 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a1 a2 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 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 基础梳理 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3所示 图3 4 振动加强点和减弱点 1 加强点 振动的振幅等于两列波振幅之和 a a1 a2 2 减弱点 振动的振幅等于两列波振幅之差 a a1 a2 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4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4 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x1 1 5 x2 1 5 故a到s1 s2的距离差 x x1 x2 0 b点距s1距离为x1 距s2距离为x2 2 故b到s1 s2的距离差 x c点距s1的距离为x1 2 距s2的距离为x2 1 5 故c到两波源s1 s2的距离差为 x x1 x2 0 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 bc 1 音箱装置布网既美观又能阻止灰尘进入音箱内部 但是它又有不利的一面 对于音箱发出的声音来说 布网就成了障碍物 它阻碍了声音的传播 造成了声音的失真 有的生产厂家就把布网安装上子母扣 这样听音乐时就可以将布网卸下来 从而获得真实的听觉效果 听同样的音乐时 不卸下布网跟卸下布网相比较 你认为声音损失掉的主要是 a 高频成分b 低频成分c 中频成分d 不能确定 解析当声音从音箱发出遇到布网这一障碍物时 若声波的波长比布网的直径大或者和它差不多时 就可以发生明显的衍射现象 这样布网就不能阻挡这部分声波 布网可以阻挡波长比它的直径小得多的声波 即声音的高频成分 所以选项a正确 答案a 2 如图5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5 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是正确 答案bc 3 水槽中步调相反的波源s1 s2发出两列波长相等的水波 设某一时刻p点恰好是两波谷相遇 则 a 这两列波能发生干涉b p点始终在波谷c p是振动加强点d p的位移有时可为零 答案acd 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6a p点到两波源的距离差等于2 b p点始终不振动 c p点此时刻振动最弱 过半个周期后 振动变为最