人教版選修34 第十二章第4節(jié) 波的衍射和干涉 課件（32張）.ppt

第十二章 第4節(jié) 新知預(yù)習(xí) 巧設(shè)計 名師課堂 一點通 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 隨堂檢測歸納小結(jié) 課下作業(yè)綜合提升 要點一 要點二 1 知道什么是波的衍射現(xiàn)象 知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 知道衍射是波特有的現(xiàn)象 2 知道波的疊加原理 知道什么是波的干涉現(xiàn)象和干涉圖樣 知道干涉現(xiàn)象也是波所特有的現(xiàn)象 3 了解波的衍射和干涉在生活中的應(yīng)用 感受物理與生活之間的聯(lián)系 1 波的衍射 1 定義 波可以繞過繼續(xù)傳播的現(xiàn)象 2 實驗及現(xiàn)象 實驗 在水槽里放兩塊擋板 中間留一個 現(xiàn)象 障礙物 狹縫 a 狹縫寬度比波長大得多時 波的傳播如同光沿傳播一樣 擋板后面產(chǎn)生 b 狹縫寬度與波長相差不多或狹縫寬度比波長更小時 水波擋板后面繼續(xù)傳播 3 發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 只有縫 孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長 或者比波長時 才能觀察到明顯的衍射象 關(guān)鍵一點 波發(fā)生衍射是無條件的 而發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的 直線 陰影區(qū) 繞到 相差不多 更小 2 波的疊加 1 波的獨立傳播 兩列波相遇后彼此穿過 仍然保持各自的 繼續(xù)傳播 2 波的疊加 幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)繼續(xù)傳播 在它們重疊的區(qū)域里 介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動 質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的 運動特征 矢量和 3 波的干涉 1 實驗及現(xiàn)象 實驗 波源是固定在同一個振動片上的兩根細桿 當(dāng)振動片振動時 兩根細桿地觸動水面 形成兩個波源 這兩個波源發(fā)出的是頻率相同 相位相同 也相同的兩列波 現(xiàn)象 兩列波相遇后 水面上出現(xiàn)了一條條的區(qū)域和的區(qū)域 這兩種區(qū)域在水面上的位置是穩(wěn)定不變的 周期性 振動方向 相對平靜 激烈振動 2 現(xiàn)象解釋 加強點 在某些點兩列波引起的振動始終加強 質(zhì)點的振動最劇烈 振動的振幅等于兩列波的 減弱點 在某些點兩列波引起的振動始終削弱 質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的 若兩列波振幅相同 質(zhì)點振動的合振幅就等于 水面保持平靜 振幅之和 振幅之差 零 3 干涉定義 相同的兩列波疊加 使某些區(qū)域的振幅 某些區(qū)域的振幅的現(xiàn)象 4 干涉圖樣 波的干涉中所形成的圖樣 5 干涉條件 兩波的相同 兩波源的相位差必須 6 一切波都能發(fā)生干涉 干涉是波特有的現(xiàn)象 關(guān)鍵一點 在波的干涉現(xiàn)象中 波的加強點的振幅大 但位移并不一定大 頻率 加大 減小 頻率 保持不變 1 下列現(xiàn)象屬于波的衍射現(xiàn)象的是 a 在空曠的山谷里喊叫 可以聽到回聲b 空山不見人 但聞人語響 c 余音繞梁 三日而不絕 d 夏日的雷聲有時轟鳴不絕解析 選項a d所述的現(xiàn)象均為聲音的反射現(xiàn)象 所以a d錯誤 選項c所述的現(xiàn)象為波的反射 而不是波的衍射 答案 b 答案 d 3 利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖12 4 1所示 則 圖12 4 1 a 圖a b均顯示了波的干涉現(xiàn)象b 圖a b均顯示了波的衍射現(xiàn)象c 圖a顯示了波的干涉現(xiàn)象 圖b顯示了波的衍射現(xiàn)象d 圖a顯示了波的衍射現(xiàn)象 圖b顯示了波的干涉現(xiàn)象解析 圖a中可以看出只有一條狹縫 穿過水波發(fā)生明顯的衍射 圖b中有兩個振源 有些區(qū)域振動加強 有些區(qū)域振動減弱 是干涉現(xiàn)象 故d項正確 答案 d 4 如圖12 4 2所示 波長相同的水波通過寬度不同的孔 在圖甲中發(fā)生了明顯的 現(xiàn)象 這是因為 的緣故 在圖乙中 孔后面的水波在連接波源和孔邊的兩條直線所限制的區(qū)域里傳播 這是因為 的緣故 答案 衍射孔的尺寸與波長差不多或比波長小孔的尺寸比波長大得多 圖12 4 2 1 衍射是波特有的現(xiàn)象 一切波都可以發(fā)生衍射 凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的就是波 2 波的衍射總是存在的 只有 明顯 與 不明顯 的差異 波長較長的波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 3 波傳到小孔 障礙物 時 小孔 障礙物 仿佛一個新波源 由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔 障礙物 后傳播 就偏離了直線方向 因此 波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況 1 如圖12 4 3是觀察水面波衍射的實驗裝置 ac和bd是兩塊擋板 ab是一個孔 o是波源 圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況 每兩條相鄰波紋 圖中曲線 之間距離表示一個波長 則波經(jīng)過孔之后的傳播情況 下列的描述中正確的是 圖12 4 3 a 此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象b 擋板前后波紋間距離相等c 如果將孔ab擴大 有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象d 如果孔的大小不變 使波源頻率增大 能更明顯地觀察到衍現(xiàn)象 審題指導(dǎo) 解答本題時應(yīng)注意以下兩個方面 1 發(fā)生明顯衍射的條件 2 由圖分析孔的大小和波長的關(guān)系 解析 從題圖中看出 水波波長跟小孔尺寸相差不大 此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象 如果孔ab擴大到比波長大得多 就不能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 所以a c均正確 波繞過障礙物后發(fā)生衍射現(xiàn)象時 波的特征并未發(fā)生改變 即波的波長 頻率和波速不改變 故b選項正確 當(dāng)波的頻率增大 波速不變時 波長 v f變小 衍射現(xiàn)象就越不明顯 故d選項錯誤 答案 abc 1 障礙物的尺寸的大小與波長大小的關(guān)系不是發(fā)生衍射的條件 而是發(fā)生明顯衍射的條件 波長越大越易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 2 當(dāng)孔的尺寸遠小于波長時 盡管衍射十分突出 但衍射波的能量很弱 也很難觀察到波的衍射 1 波的疊加是無條件的 任何頻率的兩列波在空間相遇都會疊加 2 穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的 必須是兩列同類的波 并且波的頻率相同 振動方向相同 相位差恒定 如果兩列波的頻率不相等 在同一種介質(zhì)中傳播時其波長就不相等 這樣不能形成穩(wěn)定的振動加強點和減弱點 因此我們就看不到穩(wěn)定的干涉圖樣 只能是一般的振動疊加現(xiàn)象 3 明顯的干涉圖樣和穩(wěn)定的干涉圖樣意義是不同的 明顯的干涉圖樣除了滿足相干條件外 還必須滿足兩列波振幅差別不大 振幅越是接近 干涉圖樣越明顯 4 振動加強的點和振動減弱的點始終在以振源的頻率振動 其振幅不變 若是振動減弱點 振幅可為0 但其位移隨時間發(fā)生變化 5 干涉圖樣及其特征 干涉的示意圖如圖12 4 4所示 圖12 4 4 特征 a 加強區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變 b 加強區(qū)始終加強 減弱區(qū)始終減弱 加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化 c 加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔 名師點睛 1 振動加強的點的振動總是加強 但并不是始終處于波峰或波谷 它們都在平衡位置附近振動 有的時刻位移也為零 只是振幅為兩列波振幅之和 顯得振動劇烈 2 振動減弱點的振動始終減弱 位移的大小始終等于兩列波分別引起位移的大小之差 振幅為兩列波振幅之差 如果兩列波的振幅相同 則振動減弱點將會總是處于靜止 2 如圖12 4 5表示兩個相干波源s1 s2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇 圖中實線表示某時刻的波峰 虛線表示的是波谷 下列說法正確的是 圖12 4 5 a a c兩點的振動加強 b d兩點的振動減弱b e f兩點的振動介于加強點和減弱點之間c 經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r間后 加強點和減弱點的位置互換d 經(jīng)半個周期后 原來位于波峰的點將位于波谷 原來位于波谷的點將位于波峰 審題指導(dǎo) 1 波的干涉中波峰與波峰相遇的點為加強點 波峰與波谷相遇的點為減弱點 2 振動加強區(qū)上的點都是振動加強點 振動減弱區(qū)上的點都是振動減弱點 3 加強點始終加強 減弱點始終減弱 4 各質(zhì)點在平衡位置兩側(cè)做周期性振動 解析 波的干涉示意圖所示的僅是某一時刻兩列相干波疊加的情況 形成干涉圖樣的所有介質(zhì)質(zhì)點都在不停地振動著 其位移的大小和方向都在不停地變化著 但要注意 對穩(wěn)定的干涉 振動加強和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的 a點是波谷和波谷相遇的點 c點是波峰和波峰相遇的點 都是振動加強的點 而b d兩點都是波峰和波谷相遇的點 是振動減弱的點 a正確 e點位于加強點的連線上 仍為加強點 f點位于減弱點的連線上 仍為減弱點 b錯誤 相干波源疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的