《2016-2017学年高中物理 第12章 机械波 4 波的衍射和干涉课件 新人教版选修3-4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2016-2017学年高中物理 第12章 机械波 4 波的衍射和干涉课件 新人教版选修3-4（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4波的衍射和干涉 填一填 练一练 1 波的衍射 见课本第32页 1 定义 波可以绕过障碍物继续传播的现象 2 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 3 波的衍射的普遍性 一切波都能发生衍射 衍射是波特有的现象 填一填 练一练 2 波的干涉 见课本第34页 1 波的叠加原理 几列波相遇时能够保持各自的运动特征 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 2 波的干涉 定义 频率相同的两列波叠加时 某些区域的振幅加大 某些区域的振幅减小的现象 稳定
2、干涉条件 两列波的频率必须相同 两个波源的相位差必须保持不变 3 干涉的普遍性 一切波都能够发生干涉 干涉是波特有的现象 填一填 练一练 利用发波水槽得到的水面波形如图甲 乙所示 则 A 图甲 乙均显示了波的干涉现象B 图甲 乙均显示了波的衍射现象C 图甲显示了波的干涉现象 图乙显示了波的衍射现象D 图甲显示了波的衍射现象 图乙显示了波的干涉现象解析 由波的干涉和衍射概念知图甲是一列波的传播 显示了波的衍射现象 图乙是两列波的传播 显示了波的干涉现象 选项D正确 答案 D 探究一 探究二 探究一对波的衍射现象的理解问题导引在浙江歌舞剧院建院50周年的纪念活动中 评委隔着布幔或箱子做成的隔断倾听
3、选手们的演奏 评委为什么可以隔着隔断听到优美的乐声呢 探究一 探究二 探究一 探究二 名师精讲1 衍射是波特有的现象 1 一切波都能发生衍射现象 只是有的明显 有的不明显 2 波的直线传播只是在衍射不明显时的近似 3 波长较长的波容易产生明显的衍射现象 2 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 探究一 探究二 3 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
4、直线传播只是在衍射不明显时的近似情况 4 衍射现象与观察的矛盾当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出 但由于衍射波的能量很弱 衍射现象不容易观察到 探究一 探究二 典例剖析 例题1 观察水面波衍射的实验装置如图所示 AC和BD是两块挡板 AB是一个孔 O是波源 图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 则波经过孔之后的传播情况 下列描述中正确的是 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 探究一 探究二 解析 根据能发生明显
5、衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多 从题图中可看出孔AB的尺寸小于一个波长 所以此时能明显地观察到波的衍射现象 选项A正确 因为穿过挡板小孔后的波速不变 频率相同 所以波长也相同 选项B正确 若将孔AB扩大 将可能不满足发生明显衍射现象的条件 就有可能观察不到明显的衍射现象 选项C正确 若将波源频率增大 由于波速不变 所以波长变小 将可能不满足发生明显衍射现象的条件 也有可能观察不到明显的衍射现象 选项D错误 答案 ABC 探究一 探究二 变式训练1如图所示 正中O是水面上一波源 实 虚线分别表示该时刻的波峰 波谷 A是挡板 B是小孔 经过一段时间 水面上的波形将分布于 A 整
6、个区域B 阴影 以外区域C 阴影 以外区域D 阴影 以外区域 探究一 探究二 解析 由题图中可直观看出 半波长为实虚两圆半径之差 且可看出挡板A的尺寸比波长大得多 而小孔B与波长长度差不多 据波发生明显衍射的条件知 该波在挡板A处的衍射现象很不明显 即可认为波沿直线传播 故 区内水面无波形 故选项A C D不正确 该波的波长与小孔B差不多 能够发生明显的衍射 故在阴影区 之内明显存在衍射波的波形 故选项B正确 答案 B 探究一 探究二 探究二对波的叠加 波的干涉现象的理解问题导引如图所示 操场中两根竖直杆上各有一个扬声器 接在同一扩音机上 一位同学沿着AB方向走来 他听到的声音会有什么变化 为
7、什么 探究一 探究二 名师精讲1 波的独立传播 几列波相遇时能够保持各自的运动特征 继续传播 即各自的波长 频率等保持不变 2 关于干涉的条件 波的叠加是无条件的 任何频率的两列波在空间相遇都会叠加 但稳定干涉图样的产生是有条件的 必须是两列波的频率相同 相位差恒定 如果两列波的频率不相等 在相遇的区域里不同时刻各质点叠加的结果都不相同 看不到稳定干涉图样 探究一 探究二 3 关于加强点 区 和减弱点 区 1 加强点 在某些点两列波引起的振动始终加强 质点的振动最剧烈 振动的振幅等于两列波的振幅之和 A A1 A2 2 减弱点 在某些点两列波引起的振动始终相互削弱 质点振动的振幅等于两列波的振
8、幅之差 A A1 A2 若两列波振幅相同 质点振动的合振幅就等于零 并不振动 水面保持平静 探究一 探究二 4 干涉图样及其特征 1 干涉图样 如图所示 2 特征 加强区和减弱区的位置固定不变 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 加强区与减弱区互相间隔 探究一 探究二 探究一 探究二 典例剖析 例题2 波源S1和S2的振动方向相同 频率均为4Hz 分别置于均匀介质中x轴上的O A两点处 OA 2m 如图所示 两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播 波速为4m s 已知两波源振动的初始相位相同 求 1 简谐横波的波长 2 O A间合振动振幅最小的点的位置 探究一 探究二 解析
9、 1 设简谐横波波长为 频率为f 则v f 代入已知数据 得 1m 2 以O为坐标原点 设P为OA间的任意一点 其坐标为x 则两波源到P点的波程差 l x 2 x 0 x 2 其中x l以m为单位 答案 1 1m 2 x 0 25m 0 75m 1 25m 1 75m 探究一 探究二 变式训练2导学号38190051如图所示表示两个相干波源S1 S2产生的波在同一种均匀介质中相遇 图中实线表示某时刻的波峰 虚线表示的是波谷 下列说法正确的是 A a c两点的振动加强 b d两点的振动减弱B e f两点的振动介于加强点和减弱点之间C 经适当的时间后 加强点和减弱点的位置互换D 经半个周期后 原来
10、位于波峰的点将位于波谷 原来位于波谷的点将位于波峰 探究一 探究二 解析 波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况 形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着 其位移的大小和方向都在不停地变化着 但要注意 对于稳定的干涉图样 振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的 a点是波谷和波谷相遇的点 c点是波峰和波峰相遇的点 都是振动加强的点 而b d两点都是波峰和波谷相遇的点 是振动减弱的点 选项A正确 e点位于加强点的连线上 为加强点 f点位于减弱点的连线上 为减弱点 选项B错误 相干波源叠加产生的干涉是稳定的 不会随时间变化 选项C错误 因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动
11、经半个周期步调相反 选项D正确 答案 AD 探究一 探究二 变式训练3在学校运动场上50m直跑道的两端 分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器 两个扬声器连续发出波长为5m的声波 一同学从该跑道的中点出发 向某一端点缓慢行进10m 在此过程中 他听到扬声器声音由强变弱的次数为 A 2B 4C 6D 8解析 根据波的干涉的加强点和减弱点的条件 可知当某点与两个波源距离差为波长的整数倍时 该点为振动加强点 即声音加强点 设距中点x处为加强点 则 x 25 x 25 x 2x 5n 即x 2 5n n 0 1 2 所以这位同学每向前运动2 5m 就为一个声音加强点 10m内共有4个加强点
12、故选B 答案 B 探究一 探究二 探究一 探究二 12345 1 关于波的衍射现象 下列说法正确的是 A 某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 一切波只要遇到障碍就会发生衍射现象 但要发生明显衍射现象的条件是障碍物的大小和波的波长差不多 答案 D 12345 2 下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是 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 相互间听得
13、清楚 这说明声波在相遇时互不干扰解析 两列波相遇时 每一列波引起的振动情况都保持不变 而质点的振动则是两列波共同作用的结果 故选项A错误 选项B C正确 几个人在同一房间说话 声带振动发出的声波在空间中相互叠加后 不改变每列波的振幅 频率 所以声波传到人的耳朵后 仍能分辨出不同的人所说的话 故选项D正确 答案 BCD 12345 3 已知空气中的声速为340m s 现有几种声波 周期为s 频率为104Hz 波长为10m 它们传播时若遇到宽约为13m的障碍物 能产生显著的衍射现象的是 A 和 B 和 C 和 D 都可以解析 三种声波的波长分别为m 0 034m 3 10m 根据发生明显衍射现象的
14、条件可知 两声波的波长与障碍物的尺寸差不多 能产生明显的衍射现象 故选项C正确 答案 C 12345 4 如图所示 实线和虚线分别表示振幅 频率均相同的两列波的波峰和波谷 此刻 M是波峰与波峰相遇点 下列说法中正确的是 A 该时刻质点O正处在平衡位置B P N两点始终处于平衡位置C M点到两波源的距离之差一定是波长的整数倍D 从该时刻起 经过周期 质点M到达平衡位置 12345 解析 由题图可知 O M为振动加强的点 此时O点处于波谷 M点处于波峰 M点是波峰与波峰相遇 只有当两波源振动相位相同时 M点到两波源的距离差才是波长的整数倍 若两波源振动相位相反 则M点到两波源的距离差为半波长的奇数倍 故A C均错 N P两点为减弱点 又因为两列波的振幅相同 因此N P两点的振幅为零 即两点始终处于平衡位置 B正确 从该时刻经周期 两列波分别引起的振动都使M点位于平衡位置 故M点位于平衡位置 D正确 答案 BD
