波的衍射与叠加

1、第十二章第十二章 机械波机械波 波的衍射与叠加波的衍射与叠加 我们知道机械波遇到挡板会发生反射，如我们知道机械波遇到挡板会发生反射，如 果把挡板换成一个小障碍物，且障碍物的果把挡板换成一个小障碍物，且障碍物的 尺寸较小，则波将会怎样运动呢？尺寸较小，则波将会怎样运动呢？ 例：在水塘里，激起的水波遇到小石、芦例：在水塘里，激起的水波遇到小石、芦 苇等细小的障碍物会绕过它继续传播；隔苇等细小的障碍物会绕过它继续传播；隔 着一堵墙说话，墙外的人仍旧可以听见。着一堵墙说话，墙外的人仍旧可以听见。 一、波的衍射一、波的衍射 （一）概念（一）概念 波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象波的衍射：波可以绕

2、过障碍物继续传播的现象 实验一：水波的衍射现象及在波长一定实验一：水波的衍射现象及在波长一定 的情况狭缝宽对衍射实验的影响的情况狭缝宽对衍射实验的影响 （二）实验演示（二）实验演示 实验二：在狭缝宽度一定的情况下，波实验二：在狭缝宽度一定的情况下，波 长对衍射实验的影响长对衍射实验的影响 1.实验表明，只有孔、缝的宽度或障碍物的实验表明，只有孔、缝的宽度或障碍物的 尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时， 才能观察到明显的衍射现象。才能观察到明显的衍射现象。 2.孔或缝宽度跟波长相比非常大时，波几乎孔或缝宽度跟波长相比非常大时，波几乎 沿直线传播，观察不到明

3、显的衍射现象沿直线传播，观察不到明显的衍射现象 3.窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不 明显明显 实验结论：实验结论： 即孔或缝或障碍物的即孔或缝或障碍物的 尺寸跟波长相差不多尺寸跟波长相差不多 或者比波长更短或者比波长更短 。 （三）明显衍射的条件（三）明显衍射的条件 （四）衍射的成因（四）衍射的成因 成因：根据惠更斯原理，波面上的每一点都可成因：根据惠更斯原理，波面上的每一点都可 以看做子波的波源，位于狭缝的点也是子波的以看做子波的波源，位于狭缝的点也是子波的 波源，当孔或缝尺寸较大时，孔中质点振动可波源，当孔或缝尺寸较大时，孔中质点振动可 视为很多子

4、波源，这些子波源的波面的包迹仍视为很多子波源，这些子波源的波面的包迹仍 保持原波面的形状，只是边缘发生了变化；当保持原波面的形状，只是边缘发生了变化；当 孔或缝的尺寸跟波长差不多或更小，则形成的孔或缝的尺寸跟波长差不多或更小，则形成的 波面是以小孔为中心的圆，这便观察到了明显波面是以小孔为中心的圆，这便观察到了明显 的衍射。的衍射。 1.衍射是波特有的现象；一切波都能发生衍射。衍射是波特有的现象；一切波都能发生衍射。 2.凡是能发生衍射现象的就是波。凡是能发生衍射现象的就是波。 3.衍射现象总是存在的衍射现象总是存在的,只有明显和不明显的差异只有明显和不明显的差异 4.一般情况下波长较长的波容

5、易产生明显的衍射一般情况下波长较长的波容易产生明显的衍射 5.当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但 由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。 （五）说明（五）说明 1. 1.下列现象或事实属于衍射现象的是下列现象或事实属于衍射现象的是 ( )( ) A.A.风从窗户吹进来风从窗户吹进来 B.B.墙内说话墙外听墙内说话墙外听 C.C.水波前进方向上遇到凸出水面的小石水波前进方向上遇到凸出水面的小石 子子, ,小石子对波的传播没有影响小石子对波的传播没有影响. . D.D.晚上看到水中月亮的倒影晚上看到

6、水中月亮的倒影 BC （六）例题（六）例题 2.2.在水波槽的衍射实验中在水波槽的衍射实验中, ,若打击水面的若打击水面的 振子的频率是振子的频率是5HZ,5HZ,水波在槽中的传水波在槽中的传 播速度为播速度为0.05m/s,0.05m/s,为观察到显著的衍为观察到显著的衍 射现象射现象, ,小孔直径小孔直径d d应为应为( )( ) A.10cm C.d1cm A.10cm C.d1cm B.5cm D.d1cm B.5cm D.d1cm D 观看视频观看视频 二、波的叠加二、波的叠加 1.观察到两列波相向运动，相遇后彼此穿过，仍旧观察到两列波相向运动，相遇后彼此穿过，仍旧 保持各自的运动状

7、态，继续传播保持各自的运动状态，继续传播 波的独立传播原理波的独立传播原理 例：音乐会上，男女的合唱例：音乐会上，男女的合唱 2.波的叠加原理波的叠加原理 两列波相遇时能够保持各自的运动状两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，介态，继续传播，在它们重叠的区域里，介 质的质点同时参与这两列波引起的振动，质的质点同时参与这两列波引起的振动， 质点的位移等于这两列波单独传播时引起质点的位移等于这两列波单独传播时引起 的位移的矢量和。的位移的矢量和。 叠加原理适用于一切波叠加原理适用于一切波 注：注： 1.两列同相波的叠加，两列同相波的叠加， 振动加强，振幅增大。振动加强，振幅增大。 t 时刻时刻 (t +t）时刻）时刻 (t +2t）时刻）时刻 (t +3t）时刻）时刻 (t +4t）时刻）时刻 2.两列反相的波叠加，振动减弱，振幅减小。两列反相的波叠加，振动减弱，振幅减小。 2.2.下列关于波的衍射的说法正确的是下列关于波的衍射的说法正确的是 ( )( ) A.A.衍射是一切机械波特有的现象衍射是一切机械波特有的现象 B.B.对同一列波对同一列波, ,缝或孔缝或孔( (障碍物障碍物) )越小越小,