物理（人教版选修3-4）课件第12章第4节波的衍射和干涉

第一部分第十二章机械波第四节波的衍射和干涉1．知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件．2．了解波的叠加原理．3．知道什么是波的干涉现象和发生明显干涉现象的必要条件．4．会用波的衍射、干涉现象解释相关问题．学案一

波的衍射学案二

波的叠加和波的干涉波的衍射1．定义：波________障碍物继续传播的现象．2．实验及现象(1)实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留个_______．(2)现象①狭缝宽度比波长大得多时：波的传播同光沿________传播一样，在挡板后面产生“__________”．②狭缝宽度与波长相差不多或比波长还小时：波________挡板后面继续传播．绕过狭缝直线阴影区绕到3．发生明显衍射现象的条件缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长____________，或者_________________．4．________都能发生衍射，衍射是波_____的现象．“闻其声而不见其人”是________的衍射现象．相差不多比波长更小一切波特有声波对波的衍射现象的理解1．关于衍射的条件应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件．2．波的衍射实质分析波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．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射现象思路点拨：能发生衍射和能发生明显的衍射不同，波的衍射是不需要条件的，而要发生明显的衍射必须满足一定的条件．解析：答案：ABC【题后总结】此题首先要求通过给出的图形，比较出波长与孔宽的关系，其次抓住v、λ、f三者的关系，再根据发生明显衍射现象的条件，确定出正确的选项．【训练】1．(多选)下列关于波的衍射的说法正确的是(

)A．衍射是一切波特有的现象B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大解析：衍射是一切波特有的现象，所以选项A正确，选项C错误；发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长小时，才能看到明显的衍射现象，障碍物尺寸越小，衍射现象越明显，所以选项B正确；声波的波长在1.7cm到17m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易发生衍射现象，所以选项D正确．答案：ABD2．(多选)对于波长为100m的声波，下列说法正确的是(

)A．在同一均匀介质中，此波比波长为20m的声波传播得更快B．不能被听见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差不多时，才会发生衍射现象答案：BC3．在水波槽的衍射现象中，若打击水面的振子振动频率是5Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为(

)A．10cm

B．5cmC．d>1cm

D．d<1cm4．关于波的衍射现象，下列说法正确的是(

)A．一些波在一定条件下才有衍射现象B．某些波在任何情况下都有衍射现象C．一切波在一定条件下才有衍射现象D．一切波在任何情况下都有衍射现象解析：衍射是波传播过程中独具的特征之一，衍射现象的发生不需要条件，即一切波在任何情况下都能发生衍射现象，只是明显或不明显罢了，要想发生明显的衍射现象，必须满足一定的条件，即孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相当或比波长更小．答案：D波的叠加和波的干涉一、波的叠加1．波的独立传播：几列波相遇时能够______各自的___________，继续传播．2．波的叠加：在它们重叠的区域里，介质的质点_____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______．如图乙、丙、丁所示．保持运动特征同时矢量和二、波的干涉1．实验现象(1)实验：波源是固定在________振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源．这两个波源发出的是相位相同、________相同、振动方向也相同的波．(2)现象：这两列波相遇后，水面上出现了一条条相对平静的区域和___________的区域，这两种区域在水面上的位置是稳定不变的．同一个频率激烈振动2．现象解释(1)加强点：在某些点两列波引起的振动______________，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的__________，A＝________.(2)减弱点：在某些点两列波引起的振动______________，质点振动的振幅等于两列波的__________，A＝___________，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面___________________．总是相互加强振幅之和A1＋A2总是相互削弱振幅之差|A1－A2|该处保持平静3．波的干涉(1)干涉定义：________相同的两列波叠加时，某些区域的___________、某些区域的___________的现象．(2)干涉图样：波的干涉中所形成的________．(3)干涉条件：_____相同是两列波产生干涉的必要条件．(4)一切波都能发生干涉，干涉是波_______的现象．频率振幅加大振幅减小图样频率特有一、波的干涉图样1．干涉图样：如图所示．2．特征：(1)加强区和减弱区的位置固定不变．(2)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)．(3)加强区与减弱区互相间隔．3．干涉图样的理解(1)在干涉图象中，不能认为加强点的位移始终最大，减弱点的位移始终最小，而应该是振幅增大的点为加强点，振幅减小的点为减弱点；(2)不管是加强点，还是减弱点，还是一般位置的质点在振动时，其位移都随时间做周期性变化，位移可为0；(3)振动减弱的质点并非一定不振动，只是振幅最小，等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将总是处于静止的，并不振动；(4)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，有的时刻位移为0，只是振幅为两列波振幅之和，显得振动强烈．2．现象判断法若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强点．若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．

(多选)如图所示为两列波叠加的示意图，这两列波的振动方向、振幅、频率完全相同．M、N、Q为叠加区域的三个顶点，Q为两个波谷相遇，M为两个波峰相遇，M、P、Q三点在一条直线上，N点为波峰和波谷相遇，则下列说法正确的是(

)A．P点为振动加强点B．N点始终静止不动C．经1/2周期，质点Q传播到N点D．M点为振动加强点，过T/2，此点振动减弱思路点拨：理解加强点、减弱点的产生的条件和含义．解析：在波峰和波峰或波谷和波谷相遇的地方，振动加强；波峰和波谷相遇的地方振动减弱，则M、Q点均为振动加强点，N点为振动减弱点．MQ连线为振动加强区，所以P点也是振动加强点，振动加强点的振幅等于两列波的振幅之和．振动减弱点的振幅等于两列波的振幅之差的绝对值．由于两列波的振幅相同，故N点振幅为零，即N点静止不动，选项A、B正确．在波的传播过程中，质点不随波迁移，选项C错误．M点振动始终加强，选项D错误．答案：AB【题后总结】(1)确定振动加强点或振动减弱点不要只看是波峰相遇点、波谷相遇点或波峰与波谷的相遇点，还要注意此点是处于振动加强区还是振动减弱区．(2)振动加强的点是由于两列波传到该点的振动情况始终相同，导致位移或速度都加强；而振动减弱的点则为两列波传到该点的振动情况始终相反，使振动减弱，加强点的位移是变化的，可以为零，但始终是加强的．【训练】1．(多选)两列波在某区域相遇，下列说法正确的是(

)A．两列波相遇时能够保持各自的状态互不干扰B．由于这两列波相遇时叠加，当它们分开时波的频率、振幅都会发生变化C．如果这两列波叠加以后使某些区域振动加强，某些区域振动减弱，那么这两列波发生明显干涉D．两列波重叠的区域里，任何一点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和解析：两列波相遇满足独立传播和叠加原理，故选项A、D正确．答案：AD2．(多选)如果例2中两列波的振幅均为10cm，波速和波长分别为1m/s和0.5m，P为M、Q两点连线的中点，下列说法正确的是(

)A．P、N两点都保持静止不动B．图示时刻M、Q两点的竖直高度差为40cmC．图示时刻P点正处于平衡位置且向上运动D．从图示的时刻起经0.25s后，Q通过的路程为40cm答案：BD3．下列有关干涉的说法正确的是(

)A．在干涉现象中，振动加强区域的各质点总是处于波峰B．在干涉现象中，振动减弱区域的各质点总是处于波谷C．振动加强区域内的各点位移也可能为零D．振动加强区域内各质点的位移一定大于振动减弱区域内各质点的位移解析：在干涉现象中，在某一时刻，某点是两列波的波峰与波峰相遇，经过半个周期就变成波谷与波谷相遇，不论是波峰与波峰相遇，还是波谷与波谷相遇，该质点的位移都最大，等于两列波的振幅之和，在该点两列波引起的振动始终是加强的，该质点在平衡位置附近振动，位移可能为零，由于时刻不确定，因此也无法判断振动加强点与减弱点的位移关系．因此选项C正确．答案：C4．关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是(

)A．任意两列波都能产生稳定干涉现象B．产生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C．在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D．在振动加强