人教版选修34 12.4 波的衍射和干涉 课件（25张）.ppt

1 波的衍射 1 定义 波可以绕过继续传播的现象 2 实验及现象 实验 在水槽里放两块挡板 中间留一个 现象 障碍物 狭缝 a 狭缝宽度比波长大得多时 波的传播如同光沿传播一样 挡板后面产生 b 狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时 水波挡板后面继续传播 3 发生明显衍射现象的条件 只有缝 孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 或者比波长时 才能观察到明显的衍射象 关键一点 波发生衍射是无条件的 而发生明显的衍射现象是有条件的 直线 阴影区 绕到 相差不多 更小 2 波的叠加 1 波的独立传播 两列波相遇后彼此穿过 仍然保持各自的 继续传播 2 波的叠加 几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播 在它们重叠的区域里 介质的质点同时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 运动特征 矢量和 周期性 振动方向 相对平静 激烈振动 2 现象解释 加强点 在某些点两列波引起的振动始终加强 质点的振动最剧烈 振动的振幅等于两列波的 减弱点 在某些点两列波引起的振动始终削弱 质点振动的振幅等于两列波的 若两列波振幅相同 质点振动的合振幅就等于 水面保持平静 振幅之和 振幅之差 零 3 干涉定义 相同的两列波叠加 使某些区域的振幅 某些区域的振幅的现象 4 干涉图样 波的干涉中所形成的图样 5 干涉条件 两波的相同 两波源的相位差必须 6 一切波都能发生干涉 干涉是波特有的现象 关键一点 在波的干涉现象中 波的加强点的振幅大 但位移并不一定大 频率 加大 减小 频率 保持不变 1 下列现象属于波的衍射现象的是 a 在空旷的山谷里喊叫 可以听到回声b 空山不见人 但闻人语响 c 余音绕梁 三日而不绝 d 夏日的雷声有时轰鸣不绝解析 选项a d所述的现象均为声音的反射现象 所以a d错误 选项c所述的现象为波的反射 而不是波的衍射 答案 b 答案 d 3 利用发波水槽得到的水面波形如图所示 则 a 图a b均显示了波的干涉现象b 图a b均显示了波的衍射现象c 图a显示了波的干涉现象 图b显示了波的衍射现象d 图a显示了波的衍射现象 图b显示了波的干涉现象 解析 图a中可以看出只有一条狭缝 穿过水波发生明显的衍射 图b中有两个振源 有些区域振动加强 有些区域振动减弱 是干涉现象 故d项正确 答案 d 4 如图12 4 2所示 波长相同的水波通过宽度不同的孔 在图甲中发生了明显的 现象 这是因为 的缘故 在图乙中 孔后面的水波在连接波源和孔边的两条直线所限制的区域里传播 这是因为 的缘故 答案 衍射孔的尺寸与波长差不多或比波长小孔的尺寸比波长大得多 图12 4 2 1 衍射是波特有的现象 一切波都可以发生衍射 凡能发生衍射现象的就是波 2 波的衍射总是存在的 只有 明显 与 不明显 的差异 波长较长的波容易发生明显的衍射现象 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 1 如图12 4 3是观察水面波衍射的实验装置 ac和bd是两块挡板 ab是一个孔 o是波源 图中已画出波源所在区域波的传播情况 每两条相邻波纹 图中曲线 之间距离表示一个波长 则波经过孔之后的传播情况 下列的描述中正确的是 图12 4 3 a 此时能明显观察到波的衍射现象b 挡板前后波纹间距离相等c 如果将孔ab扩大 有可能观察不到明显的衍射现象d 如果孔的大小不变 使波源频率增大 能更明显地观察到衍现象 审题指导 解答本题时应注意以下两个方面 1 发生明显衍射的条件 2 由图分析孔的大小和波长的关系 解析 从题图中看出 水波波长跟小孔尺寸相差不大 此时能明显观察到波的衍射现象 如果孔ab扩大到比波长大得多 就不能产生明显的衍射现象 所以a c均正确 波绕过障碍物后发生衍射现象时 波的特征并未发生改变 即波的波长 频率和波速不改变 故b选项正确 当波的频率增大 波速不变时 波长 v f变小 衍射现象就越不明显 故d选项错误 答案 abc 1 障碍物的尺寸的大小与波长大小的关系不是发生衍射的条件 而是发生明显衍射的条件 波长越大越易发生明显衍射现象 2 当孔的尺寸远小于波长时 尽管衍射十分突出 但衍射波的能量很弱 也很难观察到波的衍射 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 必须是两列同类的波 并且波的频率相同 振动方向相同 相位差恒定 如果两列波的频率不相等 在同一种介质中传播时其波长就不相等 这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点 因此我们就看不到稳定的干涉图样 只能是一般的振动叠加现象 3 明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的 明显的干涉图样除了满足相干条件外 还必须满足两列波振幅差别不大 振幅越是接近 干涉图样越明显 4 振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动 其振幅不变 若是振动减弱点 振幅可为0 但其位移随时间发生变化 5 干涉图样及其特征 干涉的示意图如图所示 特征 a 加强区和减弱区的位置固定不变 b 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 c 加强区与减弱区互相间隔 名师点睛 1 振动加强的点的振动总是加强 但并不是始终处于波峰或波谷 它们都在平衡位置附近振动 有的时刻位移也为零 只是振幅为两列波振幅之和 显得振动剧烈 2 振动减弱点的振动始终减弱 位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差 振幅为两列波振幅之差 如果两列波的振幅相同 则振动减弱点将会总是处于静止 2 如图表示两个相干波源s1 s2产生的波在同一种均匀介质中相遇 图中实线表示某时刻的波峰 虚线表示的是波谷 下列说法正确的是 a a c两点的振动加强 b d两点的振动减弱b e 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 审题指导 1 波的干涉中波峰与波峰相遇的点为加强点 波峰与波谷相遇的点为减弱点 2 振动加强区上的点都是振动加强点 振动减弱区上的点都是振动减弱点 3 加强点始终加强 减弱点始终减弱 4 各质点在平衡位置两侧做周期性振动 解析 波的干涉示意图所示的仅是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 仍为加强点 f点位于减弱点的连线上 仍为减弱点 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