波的衍射和干涉

1、一、波的衍射一、波的衍射1、定义、定义：波可以绕过障碍物继续传：波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。播的现象叫做波的衍射。1.一切波都能发生衍射一切波都能发生衍射2.衍射是波特有的现象衍射是波特有的现象说明：2、发生明显衍射现象的条件、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，或者比波长更小时，才能观察到明相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。显的衍射现象。注意：注意： 一切波都能发生衍射，而要发生明显的衍一切波都能发生衍射，而要发生明显的衍射现象须满足上述条件，当不满足上述条件时，射现象须满足上述条件，当

2、不满足上述条件时，衍射现象仍存在，只不过是衍射现象不明显，衍射现象仍存在，只不过是衍射现象不明显，不易被我们观察到不易被我们观察到1.1.衍射是波特有的现象衍射是波特有的现象, ,一切波都会产生衍射现象一切波都会产生衍射现象2.2.衍射现象总是存在的衍射现象总是存在的, ,只有明显与不明显的差异只有明显与不明显的差异3.3.障碍物或孔的尺寸大小障碍物或孔的尺寸大小, ,并不是决定衍射能否发并不是决定衍射能否发生的条件生的条件, ,仅是发生明显衍射的条件仅是发生明显衍射的条件4.4.一般情况下波长较大的波容易产生显著的衍射一般情况下波长较大的波容易产生显著的衍射现象现象5.5.波传到小孔（或障碍

3、物）时波传到小孔（或障碍物）时, ,小孔或障碍物仿佛小孔或障碍物仿佛是一个新的波源是一个新的波源, ,由它发出与原来同频率的波在孔由它发出与原来同频率的波在孔或障碍物后传播或障碍物后传播, ,于是就出现了偏离直线传播方向于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象的衍射现象6.6.当孔的尺寸远小于波长时当孔的尺寸远小于波长时, ,尽管衍射十分突出尽管衍射十分突出, ,但由于能量的减弱但由于能量的减弱, ,衍射现象不容易观察到衍射现象不容易观察到课课 堂堂 小小 结结 两列波相遇后，彼两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，此穿过，继续传播，波的形状和传播的波的形状和传播的情形都跟相遇前一情形都跟相遇前一样

4、，也就是说，相样，也就是说，相遇后，它们都保持遇后，它们都保持各自的运动状态，各自的运动状态，彼此都没有受到影彼此都没有受到影响响 二、波的叠加二、波的叠加波叠加原理：波叠加原理： 几列波在同一介质中传播，在介质中某几列波在同一介质中传播，在介质中某一点（或某一区域）相遇时，每一列波一点（或某一区域）相遇时，每一列波都能够保持各自的状态继续沿着原来的都能够保持各自的状态继续沿着原来的方向向前传播，彼此之间互不影响，好方向向前传播，彼此之间互不影响，好像没有遇到另一列波一样像没有遇到另一列波一样(独立性独立性)，在，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波

5、所产生的振动，每一质点仍与这几列波所产生的振动，每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动质然是在各自的平衡位置附近做振动质点振动的位移等于这几列波单独传播时点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和引起的位移的矢量和例例1. 1.下列现象或事实属于衍射现象下列现象或事实属于衍射现象的是的是( )( )A.A.风从窗户吹进来风从窗户吹进来B.B.雪堆积在背风的屋后雪堆积在背风的屋后C.C.水波前进方向上遇到凸出水面的水波前进方向上遇到凸出水面的小石子小石子, ,小石子对波的传播没有影小石子对波的传播没有影响响. .D.D.晚上看到水中月亮的倒影晚上看到水中月亮的倒影C例例2.2.下列关

6、于波的衍射的说法正确下列关于波的衍射的说法正确的是的是( )( )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, ,衍射现象越明显衍射现象越明显C.C.只有横波才能发生衍射现象只有横波才能发生衍射现象, ,纵纵波不能发生衍射现象波不能发生衍射现象D.D.声波容易发生衍射是由于声波声波容易发生衍射是由于声波波长较大波长较大BD例例3.3.在水波槽的衍射实验中在水波槽的衍射实验中, ,若打击若打击水面的振子的频率是水面的振子的频率是5HZ,5HZ,水波在水波在槽中的传播速度为槽中的传播速度为0.05m/s

7、,0.05m/s,为观为观察到显著的衍射现象察到显著的衍射现象, ,小孔直径小孔直径d d应为应为( )( )A.A. 10cm 10cm B.B. 5cm 5cm C.C. d1cm d1cm D.D. d1cm d1cmD例例4 4：如图是观察水面波衍射的实验装置，：如图是观察水面波衍射的实验装置，ACAC和和BDBD是两块挡板，是两块挡板，ABAB是一个孔，是一个孔，OO为波源，图为波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条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，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，下述描述正

8、确的则波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的是（是（ ） A A此时能明显观察到波的衍此时能明显观察到波的衍射现象射现象B B挡板前波纹间距挡板前波纹间距离相等离相等C C如果将孔如果将孔ABAB扩大，扩大，有可能观察不到明显的衍射有可能观察不到明显的衍射现象现象 D D如果孔的大小不变，如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显使波源频率增大，能更明显地观察衍射现象地观察衍射现象AB、C.这两列波相遇后，在振动着的水面上，出现了一这两列波相遇后，在振动着的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域条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的

9、位置和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开是固定的，而且相互隔开三、波的干涉 注意：注意：（1）振动加强的区域振动始终加强，振动减）振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱弱的区域振动始终减弱（2）振动加强（减弱）的区域是指质点的振）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的因为位移是在时刻变化的4、产生、产生稳定稳定干涉的条件干涉的条件 两列波相遇叠加不一定能得到稳定的两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图样而要产生稳定的干涉现象形成干涉图样而要产生稳定的干涉

10、现象形成稳定的干涉图样，则需要满足一定的条稳定的干涉图样，则需要满足一定的条件件 两列波产生稳定干涉的条件：两列波产生稳定干涉的条件： 1.频率相等频率相等 2.相差恒定相差恒定 . 5、声波、声波、 水波水波 、光波，电磁波等、光波，电磁波等一切波都能发生干涉和衍射现象。一切波都能发生干涉和衍射现象。 干涉和衍射是波特有的现象干涉和衍射是波特有的现象随堂练习1、下列两列波相遇时叠加的说法正确的是（、下列两列波相遇时叠加的说法正确的是（ ）A A、相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的、相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强。一列波将加强。B B、相遇后，两列波的振动情况与相遇前完

11、全相同。、相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同。C C、在相遇区域，任一点的总位移等于、在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分两列波分别引起是位移的矢量和。别引起是位移的矢量和。D D、几个人在同一房间说话，相互间听得很清楚，、几个人在同一房间说话，相互间听得很清楚，这说明声波在相遇时互不干扰。这说明声波在相遇时互不干扰。B C D 2、关于波的干涉，下列说法正确的是（、关于波的干涉，下列说法正确的是（ ） A、只有横波才能产生干涉，纵波不能产生干涉。、只有横波才能产生干涉，纵波不能产生干涉。 B、只要是波就能产生稳定的干涉。、只要是波就能产生稳定的干涉。C、不管是横波还是纵波，只要叠加的

12、两列波的频、不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同就能产生稳定干涉。率相等，振动情况相同就能产生稳定干涉。D、波的干涉是波叠加的特例、波的干涉是波叠加的特例C D3当两列水波发生干涉时，如果两列波的当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在波峰在P点相遇，下列说法正确的有：点相遇，下列说法正确的有： A 质点质点P的振动始终是加强的的振动始终是加强的 B 质点质点P的振幅最大的振幅最大 C 质点质点P的位移始终最大的位移始终最大 D 质点质点P的位移有时候为零。的位移有时候为零。答案答案 A B D4、如图所示两个频率与相位、振幅均相同的波的干、如图所示两个频率与相位、振幅

13、均相同的波的干涉图样中，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的涉图样中，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的结果正确的描述是结果正确的描述是 ( )A在在A点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰BB点在干涉过程中振幅始终为零点在干涉过程中振幅始终为零C两波在两波在B点路程差是波长的整数倍点路程差是波长的整数倍D当当C点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰BS1S2ABDC 5 5、水面上有、水面上有A A、B B两个振动情况完全相同的振动源，两个振动情况完全相同的振动源，在在A A、B B连线的中垂线上有三个点连线的中垂线上

14、有三个点a a、b b、c c，已知某，已知某时时a a点是两列波波峰和波峰相遇点，点是两列波波峰和波峰相遇点，c c点是与点是与a a点最近点最近的波谷和波谷相遇点，的波谷和波谷相遇点，b b处在处在a a、c c之间，如下图，以之间，如下图，以下说法正确的是：（下说法正确的是：（ ）A A：a a振动加强，振动加强，c c点振动减弱点振动减弱B B：a a、c c点振动加强，点振动加强，b b点振动减弱点振动减弱C: aC: a、b b、c c点振动都加强点振动都加强D D：a a、c c点振动加强，点振动加强，b b点振动不确定点振动不确定ABabcC C例例1 1. 如图所示两列波相向

15、传播，如图所示两列波相向传播，当它们相遇时在图所示的甲、乙、当它们相遇时在图所示的甲、乙、丙、丁中，可能的是丙、丁中，可能的是 ( )A A图乙、丙图乙、丙 B B图甲、乙图甲、乙C C图乙、丙、丁图乙、丙、丁 D D图甲、乙图甲、乙A甲乙丙丁 例例2 2如图所示，两列简谐波均沿如图所示，两列简谐波均沿x x轴传播，传播速度的大小相轴传播，传播速度的大小相 等，其中等，其中一列沿一列沿x x方向传播方向传播( (图中实线所示图中实线所示) )，一，一列沿负列沿负x x方向传播方向传播( (图中虚线所示图中虚线所示) )，这，这两列波的频率相同，振动方向均沿两列波的频率相同，振动方向均沿y y轴，轴，则图中则图中x=1x=1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8各各点中振幅最大的是点中振幅最大的是x=x= 的点，振幅最的点，振幅最小的是小