33波的干涉和衍射课件高二上学期物理选择性

第三章

机械波第三节

波的干涉和衍射新课导入

几列在水面上传播的波相遇时，波形会发生变化，有时几乎很难辨别出它们原来的形态。然后，这些波一旦脱离接触，又会恢复原来的形态。为什么会产生这样的现象？水波相遇1.了解波的叠加原理、掌握波的干涉现象及产生的条件2.知道波的衍射现象和发生明显衍射的条件3.能根据波的干涉条件、发生明显衍射的条件解释相关现象学习目标波的叠加原理迷你实验

两位同学分别握着长绳的一端上下抖动，使长绳产生两列相向传播的波。仔细观察两列波相遇时和相遇后各自的运动。新课讲解波的叠加原理

由实验看出，两列波相遇时，波形会发生变化；相遇后，这两列波又保持原来各自的形态继续传播(图3-29)。基于大量实验研究得出几列波相遇后，保持各自原有的运动特征（独立性，频率、周期、波速、波长）均不发生任何变化新课讲解波传播的独立性：

两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰。波的叠加性：

在相遇重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。波的叠加原理小试牛刀(1)在两列波重叠的区域里，任何一个质点的位移都等于原来位移的2倍。(

)(2)两列波叠加时，质点的位移一定增大。(

)(3)只有频率相同的两列波才可以叠加。(

)(4)两列波相遇后各自的传播特点不会受到影响。(

)×√××波的干涉现象情境导入两列周期性的波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？实验探究水波的干涉现象

图3-30是一个水波槽，在振动棒上固定两个小球，让小球刚刚接触到水波槽内的水面。当振动棒带动两个小球振动时，会产生振动方向、振动频率都相同的两列水波。观察这两列波叠加时的现象。点击播放视频实验探究水波的干涉现象新课讲解两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加规律新课讲解1.波的干涉的定义：振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相

间隔

、稳定分布的现象，称为波的干涉，形成的图样称为干涉图样。2.产生干涉的条件：

频率

和

振动方向

相同的波。新课讲解MP

图中蓝色点P，在这一时刻，P点处波峰与波谷相遇，位移最小，那么再经过半个周期后，波谷与波峰再次相遇，位移仍然最小，也就是说着两个波源在P点处引起的振动始终相反，所以P点的位移始终最小。图中红色点M的振动始终是加强的①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。②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），因为位移是在时刻变化的。新课讲解新课讲解①把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区.②相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减弱区.③振动加强区和振动减弱区是相互隔开的.想一想

图中表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，此时M点是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。(1)半个周期后，图中六个点中，哪些点具有最大正向位移？哪些点具有负向最大位移？哪些点比较“平静”？半个周期后，K、P点具有正向最大位移，M、Q具有负向最大位移，H、N点比较“平静”。想一想(2)随着时间的推移，原来M点这个凸起最高的位置在向哪个方向移动？是不是M质点在向那个方向迁移？M质点在哪个方向上运动？凸起的最高点由M向P移动，M点并不随波迁移，而只在垂直于纸面的方向上运动。(3)由图中时刻经过

时，M质点的位移有什么特点？位移为0波的衍射现象情境导入图3-34为水波通过蓄水池入口时产生衍射的情景。水波通过桥洞时发生衍射，会绕过桥墩继续向前传播。新课讲解波的衍射：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象声波绕过墙壁水波绕过芦苇水波绕过礁石实验探究水波的衍射现象

如图3-35所示，在水波槽中放入两块挡板，挡板间留一狭缝，调节挡板位置，可改变狭缝宽度。现产生持续的平面波，且波长保持不变，观察下列两种情况下水波通过狭缝时的实验现象。点击播放视频新课讲解水波的衍射现象新课讲解规律：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，改变挡板缝宽新课讲解观察波长对衍射的影响新课讲解规律：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。想一想1.如果孔比波长大很多，波就不会发生衍射现象，这种说法对吗？不对，一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。孔比波长大很多时，衍射现象依然存在，只是无法观察到明显的衍射现象。2.如果孔比波长小很多，一定能观察到明显的衍射现象吗？不一定，如果孔比波长小的太多，绕过障碍物的波的能量较弱，也不易观察到明显的衍射现象。新课讲解3.为什么声波容易发生明显衍射现象？声波的波长为1.7cm～17m，与一般障碍物的尺寸相比差不多，或比其大。故声波的衍射现象极为明显。

波的叠加原理

在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.

波的干涉

定义：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫作波的干涉.形成的这种稳定图样叫作干涉图样.本课小结12是无条件的能够保持各自的运动特征不要求振幅相同一切种类的波都可以发生干涉

波的衍射

定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象.

产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小.本课小结3当堂检测1.关于波的叠加和干涉,下列说法中正确的是()A.两列频率不相同的波相遇时,因为没有稳定的干涉图样,所以波没有叠加B.两列频率相同的波相遇时,振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C.两列频率相同的波相遇时,如果介质中的某点振动是加强的,某时刻该质点的位移x可能是零D.两列频率相同的波相遇时,振动加强的点的位移总是比振动减弱的点的位移大C解析：根据波的叠加原理,只要两列波相遇就会叠加,所以A错;两列频率相同的波相遇时,振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点,所以B错;振动加强的点仅是振幅增大,但仍在平衡位置附近振动,也可