《高中物理 2.3 波的干涉和衍射同步课件 鲁科版选修34》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 2.3 波的干涉和衍射同步课件 鲁科版选修34（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3节波的干涉和衍射1知道波在叠加时振动位移等于各列波分别引起的位移的叠加2知道叠加后振动位移增大的点3知道叠加后振动位移减小的点4能用产生波的干涉的条件判断一些实际问题5知道波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射6知道小孔的尺寸与波长差不多时，衍射十分明显.一、波的叠加波的独立传播特性：两列波相遇后，每列波仍像相遇前一样，各自原来的，继续向前传播，这就是波的独立性提醒某空间不管有多少波相遇，对任一列波的传播来说，其他波就像不存在一样保持保持波形波形波的叠加：在两列波重叠的区域里，任何一个质点参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的同时同时矢量和矢量和二、波的干涉 定义：相同的两列
2、波叠加，使某些区域的振动 ，某些区域的振动 ，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 波的干涉图样：波的干涉现象中形成的 干 涉 条 件 ： 产 生 干 涉 的 必 要 条 件 是 两 列 波 性 质 相 同 且 相同频率频率加强加强减弱减弱图样图样频率频率三、波的衍射 定义：波障碍物继续传播的现象 实验及现象(1)实 验 器 材 ： 在 水 槽 里 放 两 块 挡 板 ， 中 间 留 个 (2)现象狭 缝 宽 度 比 波 长 大 得 多 时 ： 波 的 传 播 如 同 光 沿 传播一样，挡板后面产生一个狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时：波挡板后面继续传播绕过绕过
3、狭缝狭缝直线直线阴影区阴影区绕到绕到 发生明显衍射的条件缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长，或者 都能发生衍射，衍射是波的现象“闻其声而不见其人”是的衍射现象相差不多相差不多比波长更小比波长更小一切波一切波声波声波特有特有一、对衍射现象的理解 衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射凡能发生衍射现象的就是波 波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，波长较长的波容易发生明显的衍射现象 波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况特别提醒(1)障碍物尺寸的大小不是发生衍射
4、的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越长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二、对干涉现象的理解干涉现象频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅增大、某些区域的振幅减小，这种现象叫波的干涉，形成的图样常常叫做波的干涉图样如图231所示图图231 波的干涉示意图波的干涉示意图对干涉图样特点的三点说明(1)加强区和减弱区的位置固定不变(2)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)(3)加强区与减弱区互相间隔对振动加强点和减弱点的解释(1)振动加强点设波源S1、S2在质点a引起的振幅分别为A1、A2，以图23
5、2中a点波峰与波峰相遇时计时，波源S1、S2分别引起质点a振动的图象如图232甲、乙所示，当两列波重叠时，质点a同时参与两个振动，合振动图象如图232丙所示图图232(2)振动减弱点如图231所示，以波源S1、S2分别将波峰、波谷传到b点时开始计时，波源S1、S2分别引起质点b振动的图象如图233甲、乙所示，当两列波重叠时，质点b同时参与两个振动，合振动图象如图233丙所示图图233三、波的衍射现象和干涉现象的比较波的衍射现象和干涉现象都是波特有的现象，现将他们联系与区别列在下表中.内容内容衍射和干涉衍射和干涉定义定义现象现象可观察到现象可观察到现象的条件的条件相同点相同点波的衍射波的衍射波可
6、以绕过障碍物继波可以绕过障碍物继续传播的现象续传播的现象波能偏离直线波能偏离直线而传到直线传而传到直线传播以外的空间播以外的空间缝、孔或障碍缝、孔或障碍物的尺寸跟波物的尺寸跟波长相差不多或长相差不多或者小于波长者小于波长干涉和干涉和衍射是衍射是波特有波特有的现象的现象波的干涉波的干涉频率相同的两列波叠频率相同的两列波叠加，使某些区域的振加，使某些区域的振动加强，某些区域的动加强，某些区域的振动减弱，而且加强振动减弱，而且加强和减弱的区域是相间和减弱的区域是相间分布的现象分布的现象振动强弱相间振动强弱相间的区域某些的区域某些区域总是加强，区域总是加强，某些区域总是某些区域总是减弱减弱两列波的频率
7、两列波的频率相同相同【典例1】 如图234所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，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(图中曲线)之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是()波的衍射波的衍射 图图234A此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前后波纹间距离相等C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象答案答案ABC借题发挥波发生明显衍射的条件是由缝、孔的宽度或障碍物的尺寸和波长的对比关系决定的，相对缝、孔的宽度或障碍物的尺寸来说，波长越大，波的衍射现象就
8、越明显【变式1】 (2012湖南衡阳联考)在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子的振动频率是5 Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔直径d应为()A10 cm B5 cm Cd1 cm Dd1 cm答案答案D【典例2】 在同一介质中两列频率相同，振动步调一致的横波互相叠加，则()波的干涉现象波的干涉现象 答案答案ACD借题发挥不管是加强点，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，位移均可为0.【变式2】 图235所示是水波干涉的示意图，S1、S2是两波源，A、D、B三点在一条直线上，两波源的频率相同，振幅相等，则下列说法正确
9、的是()图图235AA点一会儿在波峰，一会儿在波谷BA点始终在波峰CB点始终在波谷D经半个周期后，原来处于波峰的点将位于波谷，原来处于波谷的点将位于波峰解析在波的干涉中，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，只是质点的振幅较大，为A1A2.本题中由于A1A2，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，是加强点，B点是波谷与波谷相遇，是加强点，又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，故此三点都是一会儿在波峰，一会儿在波谷答案AD【典例3】 如图236所示，在直线PQ的垂线OM上有A、B两个声源，A、B分别距O点6 m和
10、1 m，两个声源同时不断向外发出波长都为2 m的完全相同的声波，在直线PQ上从到的范围内听不到声音的区域共有多少个？加强点和减弱点的判断加强点和减弱点的判断 图图236答案答案5个个图图237 Ab点的振动总是最强，a、c两点的振动总是最弱Bb点的振动总是最弱，a、c两点的振动总是最强Ca、b、c三点的振动都总是最强Da、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱答案答案C1下列关于波的衍射的说法正确的是()A衍射是机械波特有的现象B对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较大波的衍射波的衍射解析衍射是一切波
11、特有的现象，所以选项A、C错，发生明显衍射是有条件的；当缝、孔或障碍物尺寸比波长小或差不多时缝、孔或障碍物越小，越易发生明显衍射，B对、D对答案BD2利用水波槽得到的水面波形如图238(a、b)所示，则()波的干涉现象波的干涉现象图图238A图a、b均显示了波的干涉现象B图a、b均显示了波的衍射现象C图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象D图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象解析题图a中可以看出只有一条狭缝，水波穿过发生明显的衍射；题图b中有两个振源，有些区域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象故D项正确答案D3.图239为声波干涉演示仪的原理图，两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔，声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率_的波当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅_；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅_加强点和减弱点的判断加强点和减弱点的判断图图239解析声波从左侧小孔传入管内向上、向下分别形成两列频率相同的波若两列波传播的路程相差半个波长，则振动相消，此处振幅为0；若传播的路程相差一个波长，则振动加强，此处声波的振幅为原振幅的两倍答案相同等于0等于原振幅的两倍
