《第十二章 第4节 波的衍射和干涉》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十二章 第4节 波的衍射和干涉（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、茨的衍射和干涉学习目赫卜知过什氐咼波皆祈肘规累刊行姑的定风 理解发生明區衍野規束的辛件.! 3一知道戒为叠向軍理杠適锻的千歩現景的定贯4.虫颈汝的于甘團神的特皮&毎启*怦!T垸握动F空点，堂话点首巫姑晴：农-E j -e6 J4n-e：c r rsAujiA-0 自主爭习一、波的衍身寸1. 定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象。2. 实验及现象(1) 实验：在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝。(2) 现象 狭缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿直线传播一样，挡板后面产生“阴影 区”； 狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时：水波绕到挡板后面继续传播。3. 发生明显衍射现象的条件：只有缝
2、、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差丕多，或 者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。说明1.衍射是否明显，通常是看孔或缝的宽度d与波长久的比值纟比值越小，衍射现象相 对越明显。2波的衍射总是存在的，只有明显与不明显之别，没有不发生衍射之说。选一选多选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 CD 波绕过障碍物继续传播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长更小，孔径大并不是不发生衍射，
3、只是波的衍射 现象不明显，A、B错误，C正确；衍射现象是波特有的现象，D正确。二、波的叠加原理1. 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。图a表示了分别向右、向左传播的两列波1和2在相遇区域内的叠加过程。2. 波的叠加原理是波具有独立传播性质的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和， 所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。波峰与波峰叠加，或波谷与波谷叠加，振动加强，振幅增大。(如图a所示)波峰与波谷叠加，振动减弱，振幅减小。(如图b所示)注意叠加是无条件的，任何频率
4、的两列波在空间相遇都会叠加。选一选在前半个波(或后半个波)重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零，而两列波的后半个波 (或前半个波)的波形保持不变，所以选项B正确；当两列波完全相遇(即重叠在一起)时，由 波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使 得所有的质点振动的位移加倍，所以选项C正确。三、波的干涉1实验及现象(1) 实验：波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期 性地触动水面，形成两个波源，这两个波源发出的是频率相同、相位相同、振动方向也相同 的两列波。(2) 现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条相对平静的区域和激烈振动的
5、区域，这 两种区域在水面上的位置是稳定不变的。2现象解释(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。(2) 减弱点：在某些点，两列波引起的振动始终削弱，质点振动的振幅等于两列波的振 幅之差，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静。3. 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。4干涉图样：波的干涉中所形成的图样。5. 干涉条件：两列波的频率相同，两波源的相位差必须保持不变。6. 切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。 注意 1. 在干涉现象中，不能认为加强点的位移始终最大，减弱
6、点的位移始终最小，而应该 是振幅增大的点为加强点，振幅减小的点为减弱点。2不管是加强点，还是减弱点，还是一般位置的质点在振动时，其位移都在随时间做 周期性变化，位移可为零。选一选B. 振动减弱点C. 既不是加强点也不是减弱点D. 条件不足无法判断解析：选B 由图象可以看出，再经过甲波的波峰和乙波的波谷同时到达P点，故 知P点为振动减弱点，B正确。课堂互动区皿iE用庇I1姑笈的祈射現猊的理解2时菠屿干非现亂斷理坪蛊的妥却建无糸停的*干讲 罔*理或特崔知识点一对波的衍射现象的理解jl币 电丼吗 究破住 芈 5.1 j jjoiTjigda upjzJii?Aji.ian1. 关于衍射的条件（1）应
7、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。（2）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。2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。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情 况。典型例题例1.如图所示各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔（、图）或障碍物（、图），其中能发生明显衍射现象的有（） A. B.C.D.解析 发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长小，或与波长相差不多，由图可知，、图能发生明显
8、衍射现象，而、图不能，A正确。答案 A点评 关于波的衍射现象的两点提醒（1）障碍物的尺寸的大小与波长大小的关系不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的 条件，波长越大，越易发生明显衍射现象。（2）当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察 到波的衍射。即时巩固1. 用水槽演示水波的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 Hz,水波在水槽 中的传播速度为0.05 m/s,为观察到显著的衍射现象，小孔直径d为（）A. d= 10 cmB. d= 1 mC. d 1 cmD. d1 cm解析：选D 本题考查波发生明显衍射现象的条件，一般直接比较小孔的直径d与水波知识点
9、二波长久的关系即可。由题知水波的波长久=f= m=0.01 m=1 cm，即小孔的直径d应与 1 cm相近或更小，故选项D正确。对波的干涉现象的理解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. 稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动 方向相同、相位差恒定。3. 明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条 件外，还必须满足两列波振幅差别不大。振幅越是接近，干涉图样越明显。4. 振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动，其振幅不变（若是振动减弱 点，振幅可为零），但其位移随时间发生变化。强_弱.5.燼5干
10、涉图样及其特征 干涉的示意图如图所示。(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。6关于干涉现象的两点提醒(1) 振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置 附近振动，有的时刻位移也为零。只是振幅为两列波振幅之和，振动相对较剧烈。(2) 振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差 振幅为两列波振幅之差。如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止。典型例题例 2. 多选如图所示，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，
11、 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BP、N 两点始终处于平衡位置CM 点经过四分之一周期变为减弱点D.从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置解析由题图可知，O、M为振动加强点，此时O点处于波谷，M点处于波峰，M点 是峰、峰相遇，M点为加强点，则始终为加强点，A、C错误；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4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点评 振动加强点与振动减弱点的判断方法与两波源的距离差报动减弱点2U
12、= (2及+丨八今即时巩固BB 点一会儿在波峰，一会儿在波谷CC 点一会儿在波峰，一会儿在波谷DD 点一会儿在波峰，一会儿在波谷解析：选 ABD 在波的干涉中，振动加强区域里的质点总在自己的平衡位置两侧做简谐振动，只是质点振幅较大，为a1+a2。本题中由于a1=a2，故振动减弱区的质点并不振 动，而此时A点是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，都是加强点，A、D、B三点 在一条振动加强线上，这条线上任一点的振动都是加强的，故此三点都为加强点，且都是一 会儿在波峰，一会儿在波谷。而C点是波峰与波谷相遇点，是减弱点，不振动，故A、B、D 正确。达标练学坐水平小测：让学 世建热打鉄誚牝所学, 既缘
13、速度只竦堆度能力练课下能力罠扑，提速 彊能，蒔课一检捌，涉i肿銚蛀I税nj 芬屋练.孑 固本捷能训练提能区学业水平达标解析：选C 窄缝宽度0.5 cm明显小于水波波长5 cm，符合发生明显衍射的条件，且 水波是以水中“某点”为中心的弧线，故只有选项C正确。2. (2016东营高二检测)两列沿相反方向传播的、振幅和波长都相同的半波(如图甲), 在相遇的某一时刻(如图乙)两列波“消失，此时图中a、b质点的振动方向是()甲乙A. a 向上， b 向下B. a 向下， b 向上C. a、 b 都静止D. a、 b 都向上解析： 选 B a、 b 质点的振动方向是两列波振动的叠加，根据波的传播方向和波形
14、图 可判知质点的振动方向，选项B正确。3.利用发波水槽得到的水面波形如图(a)、(b)所示，贝9()A.BCD.图示时刻A、B两点的竖直高度差为20 cm 图示时刻C点正处在平衡位置从图示的时刻起经0.25 s, E点通过的路程为20 cm解析：选D 由波的干涉和衍射概念知，图(a )是一列波的传播，显示了波的衍射现象, 图(b)是两列波的传播，显示了波的干涉现象，故D正确。4.多选(2016吉林高二检测)如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表B.CD解析： 选 BCD 如题图所示是频率相同的两水波相叠加的现象，实线表示波峰，虚线图(a)、(b)均显示了波的干涉现象图(a)、(b)均
15、显示了波的衍射现象图(a)显示了波的干涉现象，图(b)显示了波的衍射现象 图(a)显示了波的衍射现象，图(b)显示了波的干涉现象表示波谷，则A、E是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点； C点是BE连线的中点，图示时刻是两水波的平衡位置相遇，故C点正处在平衡位置；由于 两列波的振幅都是5 cm，A点是波峰相遇，则A点相对平衡位置高10 cm，而B点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡位置低10 cm，所以A、B两点的竖直高度相差20 cm。周期2 0 5T=V= s = 0.5 s，从图示时刻起经0.25 s，E质点通过的路程为4A=20 cm，故B、C、D正确，A错误。课下能力提升( + )基础练一、选择题1.多选
