《宁夏银川市高中物理 第十二章 机械波 第4节 波的衍射和干涉课件1 新人教版选修34》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宁夏银川市高中物理 第十二章 机械波 第4节 波的衍射和干涉课件1 新人教版选修34（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 在空气中波长为在空气中波长为3.4m3.4m的声波，进入水中，的声波，进入水中，其频率为其频率为 HzHz，波长为，波长为 m m（已（已知声波在空气中的传播速度为知声波在空气中的传播速度为340m/s 340m/s ，在，在水中的传播速度为水中的传播速度为1450m/s1450m/s） 由由12.4 12.4 波的衍射和干涉波的衍射和干涉一、波的衍射一、波的衍射 1 1、定义：波可以绕过障碍物继续、定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象传播的现象 2 2、水波的衍射现象及在波长一定、水波的衍射现象及在波长一定的情况下狭缝宽对衍射实验的影响的情况下狭缝宽对衍射实验的影响现象：水波绕过现象：水波
2、绕过小孔小孔或或障碍物障碍物继续继续传播传播 实验一：波长一定的水波通过宽度不同的狭缝实验一：波长一定的水波通过宽度不同的狭缝实验二：波长不同的水波通过宽度实验二：波长不同的水波通过宽度一定的狭缝一定的狭缝现象：波长与狭缝宽度相差不多时，有现象：波长与狭缝宽度相差不多时，有明显的衍射现象。随波长的增加，衍射明显的衍射现象。随波长的增加，衍射现象越来越明显。现象越来越明显。结论：结论：（1） 障碍物比较小时能发生明显衍射障碍物比较小时能发生明显衍射.（2）狭缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现）狭缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象象（3）狭缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；）狭缝宽
3、度比波长大得越多，衍射现象越不明显；（4）狭狭缝缝宽宽度度跟跟波波长长相相比比非非常常大大时时，水水波波将将直直线线传传播，观察不到衍射现象播，观察不到衍射现象6.6.下列关于波的衍射的说法正确的是下列关于波的衍射的说法正确的是( )( )A.A.衍射是一切机械波特有的现象衍射是一切机械波特有的现象B.B.对同一列波对同一列波, ,缝或孔缝或孔( (障碍物障碍物) )越小越小, ,衍射现象越明显衍射现象越明显C.C.只有横波才能发生衍射现象只有横波才能发生衍射现象, ,纵波不能发生衍射现纵波不能发生衍射现象象D.D.声波容易发生衍射是由于声波波长较大声波容易发生衍射是由于声波波长较大BD7.在
4、水波槽的衍射实验中在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子的频率是若打击水面的振子的频率是5HZ,水波在槽中的传播速度为水波在槽中的传播速度为0.05m/s,为观察到显著的衍为观察到显著的衍射现象射现象,小孔直径小孔直径d应为应为( )A.10cm B.5cm C. d1cm D. d1cmD3 3、发生明显衍射现象的条件：、发生明显衍射现象的条件： 4 4、说明、说明: :障障碍碍物物或或缝缝、孔孔的的尺尺寸寸大大小小, ,并并不不是是决决定定衍衍射射能能否否发发生生的的条条件件, ,仅仅是是衍衍射射现现象象是是否否明明显显的的条条件件. .一一般般情情况下况下, ,波长较大的波容易产生显著的
5、衍射现象波长较大的波容易产生显著的衍射现象. .一切波都能一切波都能发生衍射，生衍射，衍射是波特有的衍射是波特有的现象象 .障碍物或缝、孔的尺寸比波长小障碍物或缝、孔的尺寸比波长小, ,或跟波长相差不多或跟波长相差不多. .两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变各自的运动特征呢？各自的运动特征呢？1 1.波的独立性波的独立性原理原理 两列波相遇后，仍保持各自两列波相遇后，仍保持各自的运的运动状状态，继续传播，它播，它们都彼此没有受到影响都彼此没有受到影响二、波的叠加2.波的叠加原理 在在几几列列波波重重叠叠的的区区域域里里，介介质的的质点点
6、同同时参参与与这几几列列波波引引起起的的振振动，质点点振振动的的位位移移等等于于这几几列列波波单独独传播播时引起的位移的引起的位移的矢量和矢量和例例1 1 下列关于两列波相遇时叠加的说法正下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是（）确的是（）A A、 相遇后，振幅小的一列波振幅将小减相遇后，振幅小的一列波振幅将小减 小，振幅大的一列波振幅将增大小，振幅大的一列波振幅将增大B B、 相遇以后，两列波的振动情况与相遇相遇以后，两列波的振动情况与相遇 前完全相同前完全相同C C、 在相遇区域，任一点的总位移等于两在相遇区域，任一点的总位移等于两 列波分别引起的位移的矢量和列波分别引起的位移的矢量和D
7、D、 几个人在同一房间说话，相互间听得几个人在同一房间说话，相互间听得 清楚，这说明波在相遇时互不干扰清楚，这说明波在相遇时互不干扰三、波的干涉 频率相同的两列波相遇时，在它们频率相同的两列波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？重叠的区域里会发生什么现象？由此可知： 频率相同的两列波相遇后，在振率相同的两列波相遇后，在振动着的水面着的水面上，出上，出现了一条条从两个波源中了一条条从两个波源中间伸展出来的伸展出来的相相对平静的区域平静的区域和和激烈振激烈振动的区域，的区域，这两种区域在两种区域在水面上的水面上的位置固定，且相互隔开位置固定，且相互隔开1 1、波的干涉：、波的干涉：频率相同的
8、两列波叠率相同的两列波叠加，使某些区域的加，使某些区域的振振动总是加是加强，某些区域的某些区域的振振动总是减弱，是减弱，而且振而且振动加加强和振和振动减弱的区域相互隔开减弱的区域相互隔开的的现象叫做象叫做波的干涉波的干涉 干涉干涉图样：由波的干涉所形成的：由波的干涉所形成的图样叫做叫做干涉干涉图样（如上（如上页图）2、干涉的解释如果在某一如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，波峰和波峰相遇，经过半个周期，就半个周期，就变成波谷和成波谷和波谷相遇波谷相遇波峰和波峰或或波谷和波谷相遇相遇时，质点向上的位移最大，等于两列波的振点向上的位移最大，等于两
9、列波的振幅之和；因此在幅之和；因此在这一点，始一点，始终是两列波干涉的加是两列波干涉的加强点，点，质点的振点的振动最激烈最激烈. .如果在某一如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇，相遇，经过半个周期，就半个周期，就变成成波谷和波峰相遇，在，在这一点，一点，质点振点振动的振幅等于两列波的振的振幅等于两列波的振幅之差，两列波引起的振幅之差，两列波引起的振动始始终是减弱的，如果两列波是减弱的，如果两列波的振幅相同，的振幅相同，质点振点振动的振幅就等于零，水面保持平静的振幅就等于零，水面保持平静 把把相相应的的振振动最最激激烈烈的的质点点连起起来来，为
10、振振动加加强区区；相相应的的振振动最最不不激激烈烈或或静静止止的的质点点连起起来来，为振振动减减弱区弱区振振动加加强区和振区和振动减弱区是相互隔开的减弱区是相互隔开的 注意注意：（1）振动加强的区）振动加强的区域始终加强，振动减域始终加强，振动减弱的区域始终减弱弱的区域始终减弱（2）振动加强（减）振动加强（减弱）的区域是指质点弱）的区域是指质点的振幅大（小），而的振幅大（小），而不是指振动的位移大不是指振动的位移大（小），因为位移是（小），因为位移是随时间变化的随时间变化的3 3、产生稳定干涉的条件、产生稳定干涉的条件两两列列波波相相遇遇叠叠加加不不一一定定能能得得到到稳定定的的干干涉涉图样而
11、而要要产生生稳定定的的干干涉涉现象象形形成成稳定定的的干干涉涉图样，则需要需要满足一定的条件足一定的条件 产生干涉的条件：生干涉的条件：两列波的两列波的频率必率必须相同（称相同（称为相干波）相干波） 4 4、一切波（只要满足条件）都能发一切波（只要满足条件）都能发生干涉现象，干涉和衍射一样生干涉现象，干涉和衍射一样都是波都是波的特有现象的特有现象 5 5、振动加强点和振动减弱点的判断方法、振动加强点和振动减弱点的判断方法振动加强的条件振动加强的条件: :振动减弱的条件振动减弱的条件: :例例2 2 两列波叠加发生了稳定的干涉现象，得两列波叠加发生了稳定的干涉现象，得到了干涉图样，关于干涉的下列
12、说法中正确到了干涉图样，关于干涉的下列说法中正确的是（）的是（） A A、两列波的频率一定相等，振幅不一定相、两列波的频率一定相等，振幅不一定相 等等 B B、振动加强区域始终加强，振动减弱区域、振动加强区域始终加强，振动减弱区域 始终减弱始终减弱 C C、振动加强区域与振动减弱区域互相间隔、振动加强区域与振动减弱区域互相间隔 D D、振动加强区域的位移大，振动减弱区域、振动加强区域的位移大，振动减弱区域 的位移小的位移小例例3 3 S S1 1和和S S2 2是两个相同的波源，这两个波是两个相同的波源，这两个波发生干涉时（在干涉区域有发生干涉时（在干涉区域有a a、b b、c c三点）三点）
13、，某时刻，某时刻a a点波峰和波谷相遇，点波峰和波谷相遇，b b点波谷和点波谷和波谷相遇，波谷相遇，c c点波峰和波峰相遇，问再经点波峰和波峰相遇，问再经过过T/2T/2，振动加强的点是（），振动加强的点是（） A A、只有、只有a a点点 B B、只有、只有c c点点 C C、b b点和点和c c点点 D D、a a点和点和b b点点例例4 4 如图所示，如图所示，S S1 1和和S S2 2是两个完全相同的振是两个完全相同的振源，发出的两列波叠加，实线表示波峰，虚源，发出的两列波叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷，则下列说法中正确的是（）线表示波谷，则下列说法中正确的是（）A A、A A点是
14、加强点，点是加强点，C C点是减弱点点是减弱点B B、半个周期以后、半个周期以后A A点变为减弱点点变为减弱点C C、B B点的振幅比点的振幅比C C点的振幅大点的振幅大D D、B B点与点与S S1 1、S S2 2的距离差等于波长整数倍的距离差等于波长整数倍例例5 5 两个振动情况完全相同的波源两个振动情况完全相同的波源S S1 1和和S S2 2产产生的波叠加生的波叠加, ,某时刻形成的干涉图样如图所某时刻形成的干涉图样如图所示示, ,实线表示波峰实线表示波峰, ,虚线表示波谷虚线表示波谷, ,在在a a、b b、c c三点里，振动加强的点是，振动减弱三点里，振动加强的点是，振动减弱的点
15、是，从该时刻起，经过的点是，从该时刻起，经过1/41/4周周期，它们中位移为零的点是期，它们中位移为零的点是8：如图是观察水面波衍射的实验装置，：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和和BD是两是两块挡板，块挡板，AB是一个孔，是一个孔，O为波源，图中已画出波源为波源，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线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的是（播情况，下述描述正确的是（ ） A此时能明显观察到波的此时能明显观察到波的衍射现象衍射现象B挡板前波纹间距离相等挡
16、板前波纹间距离相等C如果将孔如果将孔AB扩大，有可扩大，有可能观察不到明显的衍射现象能观察不到明显的衍射现象 D如果孔的大小不变，使如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地波源频率增大，能更明显地观察衍射现象观察衍射现象ABC9、如图甲所示，实线和虚线表示两个波长和振幅都相同的简、如图甲所示，实线和虚线表示两个波长和振幅都相同的简谐横波（只有半个波长），在同一根弹性绳上分别向左、向谐横波（只有半个波长），在同一根弹性绳上分别向左、向右传播，某一时刻两列波的位置如图乙所示。右传播，某一时刻两列波的位置如图乙所示。P、Q、S表示表示弹性绳上的三个质点的平衡位置。下列说法正确的是：弹性绳上的三个
17、质点的平衡位置。下列说法正确的是：A该时刻该时刻P、Q、S都处于各自的平衡位置，速度变为零都处于各自的平衡位置，速度变为零B该时刻该时刻P、Q、S都处于各自的平衡位置，但都处于各自的平衡位置，但Q的速度最大的速度最大C该时刻该时刻P的速度向上，的速度向上，Q 的速度为零，的速度为零，S的速度向下的速度向下D该时刻该时刻P的速度向下，的速度向下，Q 的速度为零，的速度为零，S的速度向上的速度向上P Q S甲P Q S乙10、如同所示，、如同所示，S是水面波的波源，是水面波的波源，x、y是挡板，是挡板，S1、S2两个狭缝（两个狭缝（SS1=SS2，狭缝的尺寸比波长小，狭缝的尺寸比波长小得多）是回答
18、以下问题得多）是回答以下问题（1）若闭上）若闭上S1，只打开，只打开S2会看到什么现象？会看到什么现象？（2）若）若S1、s2都打开，会发生什么现象？都打开，会发生什么现象？（3）若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在）若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在 A、B、C、D各点中，哪些点振动加强，哪些点各点中，哪些点振动加强，哪些点 振动减弱？振动减弱？ S1S2S1SxyBACD11、如图所示，在同一均匀介质中有、如图所示，在同一均匀介质中有S1、S2两个波源，两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动步调完这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动步调完全一致，全一致，S1与与S2之间的距离为之间的距离为4m，若，若S1、S2振动频率振动频率均为均为5Hz，波速均为，波速均为10m/s,B点为点为S1、S2连线的中点，连线的中点，今以今以B点为圆心，以点为圆心，以R=BS1为半径画圆。（为半径画圆。（1）该波的）该波的波长为多少？（波长为多少？（2）在）在S1、S2连线上振动加强的点（连线上振动加强的点（S1、S2除外）有几个？（除外）有几个？（3）在该圆周上共有几个振动加强）在该圆周上共有几个振动加强的点（的点（S1、S2除外）？除外）？BS1S2
