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1、第五节波的干涉、衍射第五节波的干涉、衍射1知知道道波波的的叠叠加加原原理理，知知道道波波的的干干涉涉现现象实质上是波的一种特殊的叠加现象象实质上是波的一种特殊的叠加现象2理理解解形形成成稳稳定定干干涉涉图图样样的的条条件件，知知道道波波的的干干涉涉图图样样的的特特点点，掌掌握握振振动动加加强强点点、减弱点的振动情况减弱点的振动情况3. 知知道道波波的的衍衍射射现现象象，理理解解发发生生明明显显衍衍射的条件射的条件本节课的学习目标本节课的学习目标一、波的叠加原理：一、波的叠加原理：1波波的的独独立立传传播播：两两列列波波相相遇遇后后彼彼此此穿穿过过，仍仍然然_各自的各自的_，继续传播，继续传播2
2、波波的的叠叠加加原原理理：在在几几列列波波传传播播的的重重叠叠区区域域内内，质质点点要要_由由这这几几列列波波引引起起的的振振动动，质质点点的的总总位位移移等等于于各各列列波波单单独独存存在在时时在在该该处处引引起起的的振振动动位移的矢量和。位移的矢量和。保持保持运运动状状态同同时参与参与3. 波的叠加原理的理解：波的叠加原理的理解：二、波的干涉现象：二、波的干涉现象：1实验及现象实验及现象(1)实实验验：波波源源是是固固定定在在同同一一个个振振动动片片上上的的两两根根细细杆杆，当当振振动动片片振振动动时时，两两根根细细杆杆_地地触触动动水水面面，形形成成两两个个波波源源，这这两两个个波波源源
3、发发出出的的是是相相位位相相同同、_相同、相同、_也相同的两列波也相同的两列波.(2)现现象象：两两列列波波相相遇遇后后，水水面面上上出出现现了了一一条条条条_的的区区域域和和_的的区区域域，这这两两种种区域在水面上的位置是区域在水面上的位置是_的的周期性周期性频率率振振动方向方向相相对平静平静激烈振激烈振动稳定不定不变2现象解释现象解释(1)加加强强点点：在在某某些些点点两两列列波波引引起起的的振振动动_,质质点点的的振振动动最最剧剧烈烈，振振动动的的振振幅幅等等于于两两列列波波的的_(2)减减弱弱点点：在在某某些些点点两两列列波波引引起起的的振振动动_,质质点点振振动动的的振振幅幅等等于于
4、两两列列波波的的_，若若两两列列波波振振幅幅相相同同，质质点点振振动动的的合合振振幅幅就就等等于于零零，水面保持平静水面保持平静同相同相振幅之和振幅之和反相反相振幅之差振幅之差3波的干涉波的干涉(1)定定义义：_相相同同的的两两列列波波叠叠加加，使使介介质质中中某某些些区区域域的的质质点点振振动动始始终终_、另另一一些些区区域域的的质质点点振振动动始始终终_，并并且且这这两两种种区区域域互互相相间间隔隔、位位置置保保持持不不变变，这这种种稳稳定定的的叠叠加加现象叫做波的干涉。现象叫做波的干涉。(2)干涉图样：波的干涉中所形成的图样干涉图样：波的干涉中所形成的图样(3)干干涉涉条条件件： _相相
5、同同是是两两列列波波产产生生干干涉涉的一个必要条件的一个必要条件频率率加加强强减弱减弱频率率对波的干涉现象的理解对波的干涉现象的理解1波的叠加波的叠加叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加会叠加2波的干涉波的干涉(1)稳定干涉稳定干涉稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波的波,并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定如果两列波的频率不相等，在同一种相位差恒定如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定介质
6、中传播时其波长就不相等，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干涉图样，只能是一般的振动叠加现象核心要点突破核心要点突破(2)明显干涉明显干涉明明显显干干涉涉图图样样和和稳稳定定干干涉涉图图样样意意义义是是不不同同的的，明明显显干干涉涉图图样样除除了了满满足足相相干干条条件件外外，还还必必须须满满足足两两列列波波振振幅幅差差别别不不大大振振幅幅越越是是接接近近，干干涉涉图样越明显图样越明显3介质质点的振动介质质点的振动干干涉涉区区域域内内的的各各质质点点始始终终以以振振源源的的频频率率振振动动，且且
7、振振幅幅保保持持不不变变，但但其其位位移移随随时时间间变变化化(振振幅幅为为0的减弱点除外的减弱点除外)4干涉图样及其特征干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图干涉图样：如图1242所示所示图图1242(2)特征：特征：加强区和减弱区的位置固定不变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始终加强，减弱区始终减弱(加强区与加强区与减弱区不随时间变化减弱区不随时间变化)加强区与减弱区互相间隔加强区与减弱区互相间隔5“加强点加强点”与与“减弱点减弱点”的判定方法的判定方法设设S1、S2为振动频率相同、振动情况完全相同的为振动频率相同、振动情况完全相同的两个波源，它们产生的两列波
8、在同一均匀介质中两个波源，它们产生的两列波在同一均匀介质中传播介质中某点传播介质中某点P到到S1、S2的距离分别为的距离分别为PS1、PS2，距离差，距离差x|PS1PS2|即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2两列波相叠加发生了稳定的干涉现象，那么两列波相叠加发生了稳定的干涉现象，那么()A两列波的频率不一定相同两列波的频率不一定相同B振动加强区域的各质点都在波峰上振动加强区域的各质点都在波峰上C振振动动加加强强的的区区域域始始终终加加强强，振振动动减减弱弱的的区区域域始始终减弱终减弱D振振动动加加强强的的区区域域和和振振动动减减弱弱的的区区域域不不断断地地周周期期性地交
9、换位置性地交换位置C三三、波的衍射、波的衍射1定定义：波波能能够绕到到障障碍碍物物的的后后面面继续传播播的的现象象，叫波的衍射。叫波的衍射。2实验及及现象象(1)实验器材：在水槽里放两器材：在水槽里放两块挡板板,中中间留个狭留个狭缝(2)现象现象狭狭缝缝很很宽宽时时：波波的的传传播播同同光光沿沿_传传播播一一样样,在挡板后面产生一个在挡板后面产生一个“阴影区阴影区”狭狭缝缝宽宽度度与与波波长长相相差差不不多多或或比比波波长长还还小小时时：水水波波_挡板后面继续传播挡板后面继续传播3发生明显衍射的条件发生明显衍射的条件缝缝 、 孔孔 的的 宽宽 度度 或或 障障 碍碍 物物 的的 尺尺 寸寸 跟
10、跟 波波 长长_或者或者_直直线绕到到相差不多相差不多比波比波长更小更小核心要点突破核心要点突破特特别别提提醒醒：(1)衍衍射射是是波波特特有有的的现现象象，凡凡能能发发生生衍衍射现象的一定是波射现象的一定是波(2)波波的的衍衍射射总总是是存存在在的的,只只有有明明显显与与不不明明显显之之别别没有不发生衍射之说没有不发生衍射之说即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1下列说法中正确的是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孔的尺寸比波长小才发生衍射现象C只只有有孔孔的的尺尺寸寸跟跟波
11、波长长相相差差不不多多或或者者比比波波长长更更小小时，才能观察到明显的衍射现象时，才能观察到明显的衍射现象D只有波才有衍射现象只有波才有衍射现象CD课堂互动讲练课堂互动讲练类类型一型一明显衍射的条件明显衍射的条件 如如图1243所所示示中中S为在在水水面面上上振振动的的波波源源,M、N是是水水面面上上的的两两块挡板板，其其中中N板板可可以以上上下下移移动，两两板板中中间有有一一狭狭缝，此此时测得得A处水水没没有有振振动,为使使A处水也能水也能发生振生振动,可采用的方法是可采用的方法是()图1243例例例例1 1A使波源的频率增大使波源的频率增大B使波源的频率减小使波源的频率减小C移动移动N使狭
12、缝的间距增大使狭缝的间距增大D移动移动N使狭缝的间距减小使狭缝的间距减小【精精讲讲精精析析】使使孔孔满满足足明明显显衍衍射射的的条条件件即即可可，或将孔变小，或将波长变大，或将孔变小，或将波长变大，B、D正确正确【答案答案】BD【题题后后反反思思】波波是是否否能能发发生生明明显显衍衍射射的的条条件件是是障障碍碍物物或或孔孔的的尺尺寸寸比比波波长长小小，或或跟跟波波长长差差不不多多关关键键是是比比较较障障碍碍物物、孔孔与与波波长长的的尺尺寸寸但但在在同同一一种种介介质质中中，波波速速已已经经确确定定，当当改改变变波波的的频率时，同时也改变了波长的大小频率时，同时也改变了波长的大小变变式式训训练练
13、1(2011年年厦厦门门高高二二检检测测)下下列列各各图图分分别别表表示示一一列列水水波波在在传传播播过过程程中中遇遇到到了了小小孔孔(、图图)或或障障碍碍物物(、图图)，其其中中能能发发生生明明显显衍衍射射现现象象的的有有()图图1244A只有只有B只有只有C只有只有 D只有只有解解析析：选选A.图图中中小小孔孔与与波波长长相相差差不不多多，能能发发生生明明显显洐洐射射，中中障障碍碍物物与与波波长长相相差差不不多多，能能发发生生明明显显衍衍射射，图图中中障障碍碍物物比比波波长长大大的的多多，不不能能发生明显衍射，故选发生明显衍射，故选A.例例例例2 2 如如图1245所所示示，实线和和虚虚线
14、分分别表表示示振振幅幅、频率率均均相相同同的的两两列列波波的的波波峰峰和和波波谷谷此此刻刻，M是波峰与波峰相遇点，下列是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是法中正确的是()图1245类类型二型二对干涉现象的理解对干涉现象的理解A该时刻质点该时刻质点O正处在平衡位置正处在平衡位置BP、N两点始终处于平衡位置两点始终处于平衡位置CM点到两波源的距离之差一定是波长的整数倍点到两波源的距离之差一定是波长的整数倍D从从该该时时刻刻起起，经经过过四四分分之之一一周周期期，质质点点M到到达达平衡位置平衡位置【思思路路点点拨拨】波波峰峰与与波波峰峰(或或波波谷谷与与波波谷谷)相相遇遇的的点点为为振振动动加加强
15、强的的点点，波波峰峰与与波波谷谷相相遇遇的的点点为为振振动动减减弱弱的的点点，在在传传播播方方向向上上，加加强强点点的的连连线线为为加加强强区区，减减弱弱点点的的连连线线为为减减弱弱区区，只只有有当当两两波波源源的的振振动动相相位位相相同同时时，加加强强点点到到两两波波源源的的距距离离差差才才是是波波长长的的整整数数倍倍不不管管波波怎怎样样叠叠加加，介介质质中中各各质质点点均均在在各各自自的的平平衡位置附近振动衡位置附近振动【答案答案】BD变变式式训训练练2当当两两列列波波产产生生干干涉涉时时，如如果果两两列列波的波峰在波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是点相遇，下列说法正确的是()A质点质点
16、P的振动始终是加强的的振动始终是加强的B质点质点P的振幅最大的振幅最大C质点质点P的位移始终最大的位移始终最大D质点质点P的位移有时为零的位移有时为零解解析析：选选ABD.依依题题意意两两列列波波满满足足干干涉涉条条件件，其其波波峰峰相相遇遇点点P一一定定是是加加强强点点，且且振振动动是是始始终终加加强强的的，合合振振幅幅最最大大但但需需要要注注意意的的是是，加加强强点点不不能能理理解解为为位位移移始始终终是是最最大大的的，而而是是指指两两列列波波在在振振动动过过程程中中始始终终是是加加强强的的，这这个个加加强强点点的的位位移移有有时时可可能能为为零，有时可能最大故选项零，有时可能最大故选项A
17、、B、D正确正确 如如图图所所示示，在在同同一一均均匀匀介介质质中中有有S1和和S2两两个个波波源源，这这两两个个波波源源的的频频率率、振振动动方方向向均均相相同同，且且振振动动的的步步调调完完全全一一致致，S1与与S2之之间间相相距距为为4 m，若若S1、S2振振动动频频率率均均为为5 Hz，两两列列波波的的波波速速均均为为10 m/s，B点点为为S1和和S2连连线线的的中中点点，今今以以B点点为为圆圆心心，以以RBS1为半径画圆为半径画圆类类型三型三加强点、减弱点的判断加强点、减弱点的判断例例例例3 3(1)该波的波长为多少？该波的波长为多少？(2)在在S1、S2连线之间振动加强的点有几个
18、？连线之间振动加强的点有几个？(3)在在该该圆圆周周上上(S1和和S2两两波波源源除除外外)共共有有几几个个振振动动加加强的点？强的点？(2)在在S1、S2连线上任选一点连线上任选一点A，则：则：|S1AS2A|42即即2x2由加强的条件：由加强的条件：xn得：得：2n2故故n1,0,1，即，即3个加强点个加强点(3)如如图图1247，A、B、C三三点点为为振振动动加加强强的的点点，过过A、B、C三三点点作作三三条条加加强强线线(表表示示三三个个加加强强区区域域)交交于于圆圆周周上上A1、A2、B1、B2、C1、C2六六个个点点，显显然然这这六六个个点点也也为为加加强强点点，故故圆圆周周上上共
19、共有有六六个个加加强强点点【答案答案】(1)2 m(2)3(3)6【方方法法总总结结】解解决决这这一一类类问问题题的的思思路路：首首先先确确定定介介质质中中任任一一点点到到两两波波源源距距离离之之差差的的范范围围，把把物物理理问问题题转转化化为为不不等等式式；之之后后根根据据加加强强或或减减弱弱的的条条件件写写出出距距离离之之差差与与波波长长的的关关系系；最最后后确确定定n的取值的取值变变式式训训练练3在在水水面面上上有有S1和和S2两两个个振振幅幅和和频频率率相相同同的的波波源源，开开始始起起振振时时两两波波源源的的振振动动方方向向相相反反在在两两波波源源连连线线的的中中垂垂线线上上有有a、
20、b、c三三点点，经经过过一一段段时时间间这这三三点点都都处处于于两两列列波波的的叠叠加加区区域域内内如如图图1248所示，则下列说法中正确的是所示，则下列说法中正确的是()图图1248Aa点是振动加强点，点是振动加强点，c点是振动减弱点点是振动减弱点Ba、c点是振动加强点，点是振动加强点，b点是振动减弱点点是振动减弱点Ca、c点点此此时时刻刻振振动动加加强强，经经过过一一段段时时间间后后变变为振动减弱点，而为振动减弱点，而b点可能变为振动加强点点可能变为振动加强点 Da、b、c三点都是振动减弱点三点都是振动减弱点解解析析：选选D.由由S1和和S2两两列列频频率率相相同同的的波波源源所所发发出出的的机机械械波波，相相遇遇后后满满足足相相干干条条件件，在在它它们们的的重重叠叠区区域域将将发发生生干干涉涉由由于于S1和和S2两两列列波波源源振振动动方方向向相相反反，所所以以在在S1S2的的垂垂直直平平分分线线上上，任任一一点点由由两两列列波波所所引引起起的的振振动动点点总总是是大大小小相相同同，方方向向相相反反，相相互互叠叠加加，使使振振动动减减弱弱所所以以a、b、c三三点点都都是是振动减弱点，因此只有选项振动减弱点，因此只有选项D是正确的是正确的本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进入入课件目件目录按按ESC键退出全屏播放退出全屏播放谢谢使用使用
