人教版124波的衍射和干涉(shangke)

1、第十二章第十二章 机械波机械波波的衍射和干涉波的衍射和干涉生活实例生活实例 波可以绕过障碍物继续传播，这种现波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做象叫做波的衍射波的衍射。1. 定义定义: 1. 在波长不变的情况下改变障碍物在波长不变的情况下改变障碍物或孔的尺寸，观察是否发生明显的衍射或孔的尺寸，观察是否发生明显的衍射现象；现象； 2. 在障碍物或孔的尺寸不变的情况在障碍物或孔的尺寸不变的情况下改变波长，观察是否发生明显的衍射下改变波长，观察是否发生明显的衍射现象。现象。设计方案设计方案思考：如何才能发生明显的衍射现象呢？思考：如何才能发生明显的衍射现象呢？观察一：观察一： 狭缝宽度与波长相差不

2、多或狭缝宽度狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时，发生明显衍射。比波长更小时，发生明显衍射。 波长与狭缝宽度相差不多时，有明显衍波长与狭缝宽度相差不多时，有明显衍射现象射现象观察二：观察二：实验表明：实验表明：只有缝、孔的宽度或障碍物只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到小时，才能观察到明显明显的衍射现象的衍射现象当孔的尺寸远小于波当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分长时，尽管衍射十分突出，但由于衍射波突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现的能量很弱，衍射现象不容易观察到象不容易观察到1. 为什么为什么“未见其人先闻其

3、声未见其人先闻其声”？2. 为什么光是直线传播而声波可以发生明为什么光是直线传播而声波可以发生明显的衍射现象？显的衍射现象？ 为什么为什么“未见其人先闻其声未见其人先闻其声”？ 数据：数据： 1. 人耳能听到的声波的波长范围是人耳能听到的声波的波长范围是17m-17mm。 2. 可见光波长范围可见光波长范围 400nm-700nm 1. 一切波一切波都能发生都能发生衍射衍射现象，只有明显与不明现象，只有明显与不明显的差异。衍射是波的特有属性。显的差异。衍射是波的特有属性。注意注意2. 在满足一定条件时，一切波都可产生明显的在满足一定条件时，一切波都可产生明显的衍射现象。波的直线传播只是衍射不明

4、显时的衍射现象。波的直线传播只是衍射不明显时的一种近似。一种近似。3 .障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，是发生明显衍射的条件。否发生的条件，是发生明显衍射的条件。4 .一般情况下波长较大的波容易产生显著的一般情况下波长较大的波容易产生显著的衍射现象。衍射现象。 下列事实属于明显的衍射现象的是() A池塘里的水波，遇到突出水面的小石块，小石块对波的传播没有影响 B水波前进方向上有一障碍物，其后面没有水波传播过去 C水波前进方向上有一个小孔的屏，水波通过小孔传播到屏后的区域 D板胡的声音比弦声更响二、波的叠加二、波的叠加1 1、波传播的独立

5、性、波传播的独立性由此可知：由此可知： 两列波相遇后，彼两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。此都没有受到影响。 1. 波在叠加时的特点波在叠加时的特点（2）相遇时，相遇时，位移是两列位移是两列波分别产生的位移的矢波分别产生的位移的矢量和量和（1）相遇后，相遇后，各列波独立各列波独立传播。传播。2叠加原理叠加原理 几列波相遇时能够保持各自的运动状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

6、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几列波引起的振动，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质点的位移等于这几列波单独传播时引起的的位移的矢量和位移的矢量和。3 3、3 波的独立性原理波的独立性原理 两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响状态，彼此都没有受到影响波的独立性原理波的独立性原理振动加强振动加强振动加强振动加强振动加强振动

7、加强振动加强振动加强振动减弱振动减弱振动减弱振动减弱振动减弱振动减弱由此可知：由此可知： 两列波相遇后，在水面上，出现了一条两列波相遇后，在水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开。的位置是固定的，而且相互隔开。1.定义定义 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做和振动减弱的区域相互隔开的现象

8、叫做波的干波的干涉。涉。由波的干涉所形成的图样叫做由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样干涉图样。2.干涉图样干涉图样由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。2.干涉图样干涉图样由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。x10tx20tx0tPP点振动最强（振幅为点振动最强（振幅为A1A2）3.干涉的解释干涉的解释 在某一时刻，水面上的某一点是两列波的在某一时刻，水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇波峰和波峰、波谷和波谷相谷和波谷相遇波峰和波峰、波谷和波谷相遇时

9、，质点的位移最大，等于两列波的振幅遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈。加强点，质点的振动最激烈。x10tx20tx0tQ点振动最弱（振幅为点振动最弱（振幅为A1A2）x10tx20tx0tQ点不振动（振幅为零）点不振动（振幅为零） 在某一时刻，在水面上的某一点是两列波在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于

10、两列波的始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静的振幅就等于零，水面保持平静 5.干涉条件：干涉条件：（1）两个波源的振动频率相同）两个波源的振动频率相同（2）两波源的相位差必须保持不变）两波源的相位差必须保持不变 一切波（只要满足条件）都能发生干涉一切波（只要满足条件）都能发生干涉现象，干涉和衍射一样都是波特有的现象现象，干涉和衍射一样都是波特有的现象 课堂小结课堂小结什么是波的独立性？什么是波的独立性？什么是波的干涉？什么是波的干涉？什么是波的叠加原理？什么是波的叠加原理？干涉加强点

11、和减弱点满足的条件？干涉加强点和减弱点满足的条件？产生稳定干涉的条件是什么产生稳定干涉的条件是什么 在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5Hz，水波在水波槽中的传播速度为0.05m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为() A10cmB5m Cd1cm Dd1cm 答案：D 1. 关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是（确的是（ ）A.任意两列波都能产生稳定干涉现象任意两列波都能产生稳定干涉现象B.发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同定相同C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷在振动减弱的

12、区域，各质点都处于波谷D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零在振动加强的区域，有时质点的位移等于零课堂练习课堂练习BD2.下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A.两列波相遇时，可以相互穿过继续传播，只两列波相遇时，可以相互穿过继续传播，只 在重叠区域发生叠加在重叠区域发生叠加B.两列波叠加区域的任何介质质点的实际位移两列波叠加区域的任何介质质点的实际位移 是两列波单独引起位移的矢量和是两列波单独引起位移的矢量和C.两列波相遇时两列波相遇时,一列波对另一列的影响叫干涉一列波对另一列的影响叫干涉D.干涉是特殊条件下叠加现象，两个频率相同干涉是特殊条件下叠加现象，两个频率相同 的波源振动产生

13、的波可能发生干涉象的波源振动产生的波可能发生干涉象ABCD3. 两列波长相同的水波发生干涉，若在某一时刻，两列波长相同的水波发生干涉，若在某一时刻，P点处恰好两列波的波峰相遇，点处恰好两列波的波峰相遇，Q点处两列波的波谷点处两列波的波谷相遇，则（相遇，则（ ）AP点的振幅最大，点的振幅最大，Q点的振幅最小点的振幅最小BP Q两点的振幅都是原两列波的振幅之和两点的振幅都是原两列波的振幅之和CP Q两点的振动周期同两点的振动周期同DP Q两点始终处在最大位移处和最小位移处两点始终处在最大位移处和最小位移处BC4.如图所示，如图所示，S1、S2是两个频率相等的波源，它们在同是两个频率相等的波源，它们

14、在同一种介质中传播，以一种介质中传播，以S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线）则表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线）则以下说法正确的是：（以下说法正确的是：（ ）A质点质点A是振动加强点是振动加强点B质点质点D是振动减弱点是振动减弱点C再过半周期，质点再过半周期，质点B、C是振动加强是振动加强D质点质点A始终处于最大位移始终处于最大位移 5.两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样，两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样，则则（ ）A.振动加强的质点，始终处于最大位移处振动加强的质点，始终处于最大位移处B.振动加强的质点的位移，有时会小于振动削弱的振动加强的质点的位移，有时会小于振动削弱的质点的位移质点的位移C.波峰与波峰相遇处的质点，其振动始终加强波峰与波峰相遇处的质点，其振动始终加强D.波峰与波谷相遇处的质点，其振动始终削弱波峰与波谷相遇处的质点，其振动始终削弱BCD6.如图所示，如图所示，A、B为两个完全相同的相为两个完全相同的相干波源，它们产生的两列波在干波源，它们产生的两列波在AB连线的连线的中垂线上的中垂线上的P点相遇则（点相遇则（ ）A.P点振动始终加强点振动始终加强B.P点振动有时加强，有时减弱点振动有时加强，有时减弱C.P点位