高一物理波的干涉

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1、波的干涉引入 1.什么叫波的衍射? 2.产生明显的衍射的条件是什么? 学生答:波可以绕过障碍物继续传播,这种 现象叫做波的衍射. 只有缝、孔的宽度和障碍物的尺寸跟波长相 差不多,或者比波长更小时,才能产生明显 的衍射现象.波的叠加原理 设问 把两块石子在不同的地方投入池 塘的水中,就有两列波在水面上传播,两 列波相遇时,会不会像两个小球相碰时那 样,都改变原来的运动状态呢? 演示取一根长绳,两位同学在这根水 平长绳的两端分别向上抖动一下,学生观 察现象.学生叙述现象 现象一:抖动一下后,看到有两个凸起状态 在绳上相向传播. 现象二:两列波相遇后,彼此穿过,继续传 播,波的形状和传播的情形跟相遇

2、前一样. 教师总结两列波相遇后,每列波都像相 遇前一样,保持各自原来的波形,继续向前 传播,这是波的独立传播特性. 在两列波重叠的区域里,任何一个质点同时 参与两个振动,其振动位移等于这两列波分 别引起的位移的矢量和,这叫做波的叠加原 理. 强化训练两列振动方向相同和振动方向 相反的波叠加,振幅如何变化?振动加强还 是减弱? 两列振动方向相同的波叠加,振动加强,振 幅增大;两列振动方向相反的波叠加,振动 减弱,振幅减小.波的干涉 实物投影演示把两根金属丝固定在同一 个振动片上,当振动片振动时,两根金属丝 周期性地触动水面,形成两个波源,观察在 两列波相遇重叠的区域里出现的现象. 学生叙述现象在

3、振动的水面上,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. 两列频率相同的水波相遇,会出现振动加强和振动 减弱相互间隔的现象,形成稳定的干涉图样。 干涉;频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动 加强、某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动 减弱的区域互相间隔,这种现象叫波的干涉。 在干涉现象中形成的图样叫干涉图样。由于两列波 的频率相同,振动加强处总是加强,振动减弱处总 是减弱,所以出现了稳定的干涉图样。 设波源S1、S2在质点a引起的振幅分别为A1和A2, 以图中a点波峰与波峰相遇时刻计时,波源S1、S2 分别引起

4、a质点的振动图象如图甲、乙所示,当两 列波重叠后,质点a同时参与两个振动,合振动图 象如图丙所示: 从图中可看出:对于a点,在t=0时是两列波的波峰 和波峰相遇,经过半个周期,就变成波谷和波谷相 遇,也就是说:在a点,两列波引起的振幅都等于 两列波的振幅之和,即a点始终是振动加强点.ty0A1A1甲ty0A2A2乙ty0A1+A2(A1+A2)丙说明的几个问题: 1从波源S1、S2发出的两列波传到振动加强的点a 振动步调是一致的,引起质点a的振动方向是一致 的,振幅为A1A2. 2振动加强的质点a并不是始终处于波峰或波谷, 它仍然在平衡位置附近振动,只是振幅最大,等于 两列波的振幅之和. 3振

5、动加强的条件:波峰与波峰或波谷与波谷相 遇点是振动加强点。加强点与两个波源的距离差: r=r2-r1=k (k=0,1,2,3)振动减弱的点又是如何形成的呢? 以波源S1、S2分别将波峰、波谷传给减弱点b时刻开始计时 ,波源S1、S2分别引起质点b振动的图象如图甲、乙所示, 当两列波重叠后,质点a同时参与两个振动,合振动图象如 图丙所示: 在b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,在这一点两列波引起的合振动始终是减弱 的,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差 ty0A1A1甲ty0A1A2(A1A2)丙ty0A2A2乙说明的几个问题: 1从波源S1、S2发出的两列波传到b点时引 b的振动方向相反,振幅为|A1A2|. 2振动减弱的质点b并不是一定不振动,只 是振幅最小,等于两列波的振幅之差. 3振动减弱的条件:波峰与波谷相遇点是振 动加强点。减弱点与两个波源的距离差: r=r2-r1=(2k+1)/2 (k=0,1,2, 3) 产生干涉的条件:两列波的频率相同。 说明: 1.干涉现象中那些总是振动加强的点或振动减弱的 点是建立在两个波源产生的频率相同的前提条件下. 2.如果两列频率不同的波相叠加,得到的图样是不 稳定的;而波的干涉是指波叠加中的一个特例,即 产生稳定的叠加图样. 3.声波的干涉. 4.一切波都能发生干涉,干涉和衍射是波特有的现 象。

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