《11-12高中物理课时讲练通配套课件：12.4波的衍射和干涉（人教版选修3-4）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《11-12高中物理课时讲练通配套课件：12.4波的衍射和干涉（人教版选修3-4）（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,1.以后我们将会学到，光同声音一样，也是一种波，通常我们会遇到“闻其声而不见其人”的现象，你是如何理解的？通常我们看到的光线是如何传播的？,提示：声波的波长通常在1.7 cm17 m之间，与一般障碍物的尺寸相比要大，它能绕过一般的障碍物，即我们能“闻其（在障碍物另一侧人的）声”；而光波的波长很短,约在0.40.7 m范围内，此波长跟一般障碍物的尺寸相比非常小，即光波不能绕过障碍物发生明显的衍射现象，通常情况下我们看不到光的衍射现象，即“不见其人”，只看到光沿直线传播.,2.在观察水波衍射现象的实验中，若打击水面的振子振动 频率增大，观察到的衍射现象有什么变化？ 提示：波速由介质决定，由于振子
2、振动频率增大，导致所 产生的水波频率f增大，但水波的速度不变，由 可得：减小，则衍射现象变得不明显.,对波衍射的理解 （1）衍射是波特有的现象，即一切波都能发生衍射. （2）只有满足“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，衍射现象才明显. (3) 我们通常所说的“衍射”，是指发生明显衍射现象的衍射，对于衍射现象不明显的波，我们不能说该波不发生衍射. (4）衍射是对一列波来说的.,典例1 某物理实验小组的同学在做水波的衍射实验时，把一个自制的振动频率一定的振动器的振片接触到水槽中的水面，从而产生水波，把另一个带有小孔的木板放在水槽中，让水波通过该小孔，小孔的尺寸大小可调节
3、，则下列说法中正确的为,A.当小孔较小时，实验者看到木板的后面有波，说明水波发生明显的衍射现象 B.当小孔较大时，实验者看到木板后面产生一个“阴影区”，说明水波发生明显的衍射现象 C.当小孔较大时，实验者看到木板后面产生一个“阴影区”，说明水波没有发生衍射现象 D.为了能使观察到的衍射现象更明显，实验者应调节小孔的尺寸，使之小到一定程度,本题考查波的衍射，解答该题应掌握以下两点： （1）波的衍射与明显的衍射是不同的概念，其条件不同. （2） 衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射.,【规范解答】选A、D.当小孔较小时，实验者看到木板的后 面有波，说明水波能绕到木板的后面，即发生明显的衍射 现象
4、，故A对；当小孔较大时，实验者看到木板后面产生一 个“阴影区”，说明衍射现象不明显，但不能说水波不发 生衍射，因为衍射是波的的特性，故B、C错；由于产生水 波的频率、介质一定，由 可得：水波的波长一定，应 减小小孔的尺寸，才能观察到明显的衍射现象，故D对.,【变式备选】关于波的衍射，下列说法中正确的是 （ ） A.孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象 B.孔的尺寸比波长小时才发生衍射现象 C.只有孔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 D.只有波才有衍射现象,【解析】选C、D.波绕过障碍物的现象称为波的衍射现象，发生明显衍射的条件是孔或障碍物尺寸跟波长差不多或者比波
5、长更小. 孔的尺寸比波长大得多时不是不发生衍射，只是波的衍射现象不明显而已，所以A、B项错，C项正确.衍射现象是波特有的现象，所以D项正确.,1.在波的叠加区域里，质点的位移和振幅有什么区别？若两列相干波的振幅均为A，则在两波的叠加区内，加强点和减弱点的振幅各多大？加强点的位移一直最大吗？,提示：位移和振幅不能混为一谈.振幅是振动质点离开平衡位置的最大距离，等于该质点的最大位移；在波的干涉现象中，即使在振动加强处，质点振动中的位移，仍然是在做周期性变化.两列波相遇叠加时，加强点的振幅为两列波振幅之和，即为2A，减弱点的振幅为两波振幅之差等于零，即不再振动，加强点的质点是以振幅2A在平衡位置附近
6、振动，其位移在2A与-2A之间变化，并不是一直保持最大位移2A不变.,2.为什么说两列波频率相同是波产生干涉的必要条件之一？ 提示：两列波要产生干涉，频率相同是首要条件.假设频率不同，则在同一种介质中传播的两列波的波长就不相等，由此以来，在某时刻的某点（设P点）为两列波的波峰相遇，振动加强，但此后两列波并不总是使P点的振动加强，还可以是波谷与波峰相遇而使振动削弱，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点.因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象.,3.怎样理解振动加强点和减弱点？通过课外读物或上网查询如何确定振动加强点和减弱点？ 提示：振动加强点和减弱点是指该点振动的振幅增大或减小
7、，振幅增大的点为加强点，振幅减小的点为减弱点，不能认为加强点的位移始终最大，减弱点的位移始终最小，不论是振动加强点还是减弱点，它们均在振动，只是振幅不同，对加强点来说，振动更强烈.介质中的“加强点”与“减弱点”的位置是固定的，它们不随时间改变.,对波的叠加和波的干涉的理解： （1）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. (2)干涉是有条件的.当两个波源的频率相同并且它们的相位差保持不变时，能够形成稳定的干涉图样. (3）若两个波源的频率不同或它们的相位差不恒定，则不会形成稳定的干涉图样.,(4)我们所说的“干涉”是能形成稳定的干涉图样的干涉，对于不能形成稳定的干涉图样的两列波
8、，我们不能说它们没有发生干涉. (5)干涉是波特有的现象，即一切波都能发生干涉.,典例2 一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间t后产生的波形如图所示，对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是,A.波源P和Q开始振动的方向均是向上的 B.波源Q产生的波将先到达中点M C.中点M的振动虽始终是加强的，但其位移大小在某时刻可能为零 D.这两列波能形成稳定的干涉图样,解答本题时应注意以下几个问题： （1）由波传播方向来判断某一时刻质点振动方向的判断方法有三种，可灵活选取. （2）波传到的质点开始振动的方向与波源开始振动方向相同. （3）波的频率由波源决定，波
9、速由介质决定，并且满足v=f. （4）要形成稳定的干涉图样，两列波必须频率相同，相位差恒定.,【规范解答】选A.由图及波传播方向与质点振动方向关系的判断方法可得：t时刻波源P、Q所形成的两列横波在波刚到达的两质点均向上振动，而传播波的质点开始振动的方向与其波源开始振动方向相同，故A对；由于波速是由介质决定的，故两列波的波速相同，故两列波同时到达M点，故B错；由图可得：波源P产生的波长大于波源Q产生的波长，由v=f可得：波源P所形成波的频率小于波源Q所形成波的频率，不能形成稳定的干涉图样，即M点的振动不是始终加强的，故C、D错，正确选项为A.,【变式备选】（2011福州高二检测）如图所示为两个相
10、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，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰,【解析】选A、D.由图可知：a是波谷和波谷相遇的点，c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，A正确.e位于加强点的连线上，仍为加强点；f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误.相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间
11、变化，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，经半个周期步调相反，D正确.故正确答案为A、D.,1.在水波槽衍射实验中，若打击水面的振动频率为5 Hz， 水波在水波槽中的传播速度为0.05 m/s，为了观察到明显 的衍射现象，小孔的直径d应为（ ） A.5 cm B.10 cm C.d1 cm 【解析】选C.由波速公式得： 由发生明显衍射的条件得：d1 cm，故C正确.,2.关于波的衍射现象，下列说法正确的是（ ） A.水波绕过障碍物继续传播的现象即为波的衍射现象 B.衍射现象是波特有的现象, 一切波都能发生衍射，只不过明显与否而已 C.“闻其声而不见其人”为声波的衍射现象 D
12、.要发生衍射，必须满足一定的条件，否则，波就不会发生衍射,【解析】选A、B、C.由波的衍射定义知，A正确.衍射是一切波特有的现象，故B对D错，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更小时，才能观察到明显的衍射现象，故C对.,3.某两列波相叠加形成了稳定的干涉图样，则（ ） A.两列波的频率一定相同，但它们的相位差不恒定 B.振动加强区域的各质点都在波峰上，振动减弱区域的各质点都在波谷上 C.振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始终减弱 D.振动加强的区域和振动减弱的区域不随时间的变化而改变,【解析】选C、D.两列波发生稳定的干涉的条件必须是两列波的频
13、率相同且相位差恒定，故A错；且振动加强区始终加强，振动减弱区始终减弱，形成稳定的干涉图样，C、D对；振动加强区域的各质点只是振幅最大，振动减弱区域的各质点只是振幅最小，它们均在自己的平衡位置附近振动，并不是只在波峰上或只在波谷上，B错.,4.两个同频率的水波波源在某一时刻形成的波如图所示，实线为波峰，虚线为波谷，a、b、c、d为介质中的质点，则下列说法中正确的为（ ） A.质点a此时的速度最大，加速度为 零，为振动加强点 B.质点b此时的加速度最大，速度为 零，为振动减弱点 C.质点a、b间还有很多振动加强点，d为振动减弱点 D.此时质点a、b、c 的加速度最大，这些点的振动始终加强,【解析】
14、选C、D.由图可知：质点a、c处在波谷上，质点b处在波峰上.质点d处在第一列波的波峰和另一列波的波谷位置，是振动的减弱点，由波的叠加知识得：该时刻质点a、b、c的速度为零，加速度最大，是处在振动加强点上，其连线上的所有点均属于振动加强点，并且加强点始终加强，故A、B错，C、D对.,一、选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分） 1.下列关于两列波相遇时叠加的说法，不正确的是（ ） A.相遇后振幅小的一列波振动将减弱，振幅大的一列波振动将加强 B.相遇后，两列波各自的波长、频率和传播方向与相遇前完全相同 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，
15、相互都听得清楚，说明波在相遇时互不干扰,【解析】选A.波的叠加原理是两列波相遇时，互相穿过，互不干扰，相遇区域的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和，故A错，B、C、D对.,2.如图所示是观察水波衍射的实验装置， AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，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.挡板前后波纹间距相等 C.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象，这说明波不发生衍射 D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，衍射现象更明显,【解析】选A、B.由图
16、可以看出，孔AB的尺寸与水波波长近似相等，故能产生明显的衍射现象，选项A正确.波发生衍射时，波的传播速度和频率都不变，故波长不变，即波纹间距离不变，选项B正确.如果将孔AB扩大，大到AB的尺寸远大于波的波长时，就观察不到明显的衍射现象了，但不能说波不发生衍射了，因为衍射是波的特性，故C错，若使波源的频率增大，波速不变，则波长要减小，衍射现象更不明显，故D错.,3.两列波在同一介质中传播时发生了干涉现象，则（ ） A.在振动加强区域，介质质点的位移总是比振动减弱区域介质质点的位移大 B.在振动加强区域，介质质点的振幅总比振动减弱区域介质质点的振幅大 C.在振动加强区域，介质质点的位移随时间做周期性变化 D.在振动加强区域，介质质点的振幅随时间做周期性变化 【解析】选B、C.振动加强区是指质点的振幅增大了，质点的位移在其平衡位置附近做周期性变化，故A、D错，B、C正确.,4.（2011绵阳高二检测）关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的为（ ） A.两列频率不相同的波相遇时，由于没
