波的干涉与衍射 高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册

波的干涉和衍射在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案。这种图案是怎样产生的呢？在介质中常常有几列波同时传播。两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变各自的运动特征呢？想一想：波的叠加1、波传播的独立性：几列波相遇后，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。(波长和频率保持不变）一、波的叠加2、波的叠加原理:重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，质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。一、波的叠加3、每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动。振动加强振幅增大振动减弱振幅减小峰峰谷峰同相波叠加反相波叠加两列周期相同（频率相同）的波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？我们先观察，然后再作解释。想一想：

当两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区域里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。二、波的干涉1、定义：频率相同,振动方向相同,相位差恒定的两列波叠加，某些区域振动始终加强（合振幅大），某些区域的振动始终减弱（合振幅小），且加强和减弱的区域互相间隔该现象叫波的（稳定的）干涉，形成图样叫做干涉图样。波的干涉2、形成稳定干涉图样的条件:(1)两波源的频率（或波长）相同。(2)振动方向相同（相反也可以）。(3)相位差恒定。备注：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波的特有现象。S1S2峰、峰谷、谷峰、谷振动的加强区：振动的减弱区：峰—峰相遇；谷—谷相遇。峰—谷相遇；谷—峰相遇。若振幅A1=A2，则减弱区如何？3、干涉图样的特点：②振动加强点和振动减弱点间隔出现。③振动加强点是指振幅较大的点，

不是位移始终最大。④干涉图样中，不止只有振动加强

的质点和振动减弱的质点。①振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。⑴P点为振动加强点的条件如图A、B是两个振动情况相同的波源，两列波的波长均为λ，在两列波的叠加区域有一P点，点P到A、B距离分别是S1

和S2

，设AC=BP，当波源B产生波峰时，波源A同时也产生波峰。探究：振动加强点和减弱点的条件①当波源B产生的某一波峰恰传到P点时，波源A同时产生的那一波峰传播到哪个位置？结论：P点到两列波的波源的距离差等于波长的整

数倍时，振动始终加强。②如图，两列波的波程差为CP，若CP=nλ（n=1、2……），则当波源B产生的某一波峰恰传到P点时，则A波传到P点的是波峰还是波谷？⑵P点是振动减弱点的条件结论：P点到两列波的波源的距离差等于半个波长

的奇数倍时，振动始终减弱。如果CP=kλ+，则当波源B产生的某一波峰恰传到P点时，则A波传到P点的是波峰还是波谷？波的干涉(1)若P点为振动加强点：则有P点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍4、加强点和减弱点的分布规律则有P点到两列波的波源的距离差等于半个波长的奇数倍。(2)若P点为振动减弱点：波绕过障碍物继续传播三、波的衍射1、波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。2、一切波都能发生衍射衍射是波特有的现象波在什么条件下能够发生明显的衍射现象呢？水波的衍射实验一

在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况。保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化。规律：波长λ不变，狭缝宽度d与波长相差不多时，

衍射现象更明显。波长不变，改变挡板缝宽水波的衍射实验二

在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况。保持狭缝宽度不变，改变水波的波长，观察水波的传播情况有什么变化。规律：波长λ与狭缝宽度相差不多时，衍射现象更明显；挡板缝宽不变，改变波长波长减小，衍射现象变得不明显；波长与狭缝宽度相比非常小，水波将沿直线传播。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相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。1、以下关于波的衍射的说法正确的是(

)A.波遇到障碍物时,一定会发生明显的衍射现象B.当障碍物的尺寸比波长大得多时,衍射现象很明显C.当孔的大小比波长小时,衍射现象很明显D.只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时,才会发生明显的衍射现象解析:凡是波都能发生衍射现象,不过有时衍射现象明显,有时衍射现象不明显。只有当缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时,才能发生明显的衍射现象。C2、图中S为在水面上振动的波源，M、N为在水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动。为使A处水也能发生振动，下列方法无效的是(

)A.移动N使狭缝的宽度增大B.使波源的频率减小C.使波源的周期增大D.移动N使狭缝的宽度减小

A3、（多选）下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是（）A.相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B.相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同C.在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和D.几个人在同一房间说话，相互听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰【正确答案】BCD4、(单选)两列振幅和波长都相同而传播方向相反的波(如图甲所示),在相遇的某一时刻,两列波“消失”(如图乙所示)。此时介质中x、y两质点的运动方向是()A.x向下,y向上 B.x向上,y向下C.x、y都向上 D.x、y都向下A5、(多选)如图所示,S1、S2为两个振动情况完全一样的波源,两列波的波长都为λ,它们在介质中产生干涉现象,S1