§12.4波的衍射和干涉课件

1、池塘中两水波相遇时，会发生什么现象呢？,生活现象,实验研究,两个在绳中相向传播的机械波相遇，会发生什么现象呢？,结论：两列波相遇时，位移发生合成变化；相遇后，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，都保持各自的运动状态继续传播，彼此之间没有互相影响。,1、相遇前,2、相遇时刻,3、相遇过程,4、相遇后,实验研究,几列波在同一介质中传播，在介质中某一点（或某一区域）相遇后，每一列波都能够保持各自的状态继续沿着原来的方向向前传播，彼此之间互不干扰，好象没有遇到另一列波一样。,波的独立传播原理,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，质点振

2、动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。,波相遇时位移的特点,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。,波的叠加原理,生活中波的独立传播和叠加,开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。,二、波的干涉,水波的干涉,实验研究,实验结果：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。,1、定义： 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加

3、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波的干涉。,2、干涉图样：由波的干涉所形成的图样,波的干涉(interference),1、干涉现象频率相同的两列波在相遇区域内的振 动在空间上出现稳定的周期性的强弱分布的现象。,1) 频率相同；,2) 振动方向相同；,3) 同相或相位差恒定。,满足上述三条件的波称为相干波，其波源称为相干波源。,2、相干波条件,波的干涉(interference),特征振动加强的区域总是加强，振动减弱的区域总是减弱。,把相应的振动最激烈的质点连起来，就是振动加强区；相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，就是振动减弱区，且振动加强区和振动减弱

4、区是相互间隔着出现的。,波的干涉(interference),加强,减弱,为什么两列波相遇时能出现振动始终加强的区域呢？,如果在某一时刻，在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，就变成波谷和波谷相遇。波峰和波峰、波谷和波谷相遇,时，质点的位移都是最大，等于这两列波的振幅之和，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。,思考与讨论,为什么两列波相遇时能出现振动始终减弱的区域呢？,如果在某一时刻，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，就变成波谷和波峰相遇，在这一点,思考与讨论,两列波引起的振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两

5、列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静。,形成稳定干涉图样的条件,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，形成稳定的干涉图样，则需要满足一定的条件，产生稳定明显的干涉图样的条件是两列波的频率相同，相位差恒定，且振幅相差不多。,注意：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。,振动加强的区域始终加强是不是指该处的质点的振动位移总是为最大值？振动减弱的区域始终减弱是不是指该处的质点的振动位移总是为最小值？,结论：振动加强（或减弱）的区域是指质点的振幅达最大值（或最小值），而不是指振动的位移，因为不管是加强区还是减弱区，质点

6、都在作振动，它们的位移是时刻在变化的。,思考与讨论,试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？,思考与讨论,1、若P点为振动加强点：,假设在两列波的叠加区域有一个P点，它到两列波源的距离分别为S1、S2，两列波的波长为，则有,（n = 0,1,2,）,则有P点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍或半个波长的偶数倍。,2、若P点为振动减弱点：,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。,（n = 0,1,2,）,波的干涉,生活实例：声波的干涉操场上装有很多个相同的扬声器，当它们同时发声时，若绕操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些地方声

7、音减弱。,生活中波的干涉实例,5、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,BCD,课堂练习,6、两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样，则（ ） A、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质点的位移 C、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,BCD,课堂练习,7、如图所

8、示，A、B为两个完全相同的相干波源，它们产生的两列波在AB连线的中垂线上的P点相遇时，则（ ） A、P点振动始终加强 B、P点振动有时加强，有时减弱 C、P点位移始终等于振幅 D、P点位移有时为零,AD,课堂练习,8、频率相同的两列波发生干涉现象时，有（ ） A、某一点如果是两列波的波峰与波峰相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇 B、某一点如果是两列波的波谷与波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波谷与第二列波的波谷相遇 C、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是两列波的波谷相遇 D、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波

9、的波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波谷与第二列波的波峰相遇,D,课堂练习,9、如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有（ ） A、该时刻a质点振动最弱， b、c质点振动最强，d质点 振动既不是最强也不是最弱 B、该时刻a质点振动最弱， b、c、d质点振动都最强 C、a质点的振动始终是最弱的， b、c、d质点的振动始终是最强的 D、再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱,BC,课堂练习,10、如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m，C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是 （ ） AC、E两点都保持静止不动 B图示时刻A、B两点的竖 直高度差为20cm C图示时刻C点正处于平衡 位置且向水面上运动