波的干涉、衍射

1、五、波的干涉、衍射學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1知道什么是波的衍射知道什么是波的衍射 。 2知道波發(fā)生明顯衍射的條件。知道波發(fā)生明顯衍射的條件。 3知道衍射是波所特有的現(xiàn)象。知道衍射是波所特有的現(xiàn)象。 4、知道兩列頻率相同的波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象；知道干涉現(xiàn)象、知道兩列頻率相同的波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象；知道干涉現(xiàn)象的特點的特點 5、知道波的干涉現(xiàn)象是特殊條件下的疊加現(xiàn)象，知道干涉現(xiàn)、知道波的干涉現(xiàn)象是特殊條件下的疊加現(xiàn)象，知道干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象象是波特有的現(xiàn)象6、通過觀察波的獨立前進(jìn)，波的疊加和水波的干涉現(xiàn)象，認(rèn)、通過觀察波的獨立前進(jìn)，波的疊加和水波的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識波的干涉條件及干涉現(xiàn)象的特征識波的干涉條件

2、及干涉現(xiàn)象的特征重點重點： 1.波的衍射現(xiàn)象。波的衍射現(xiàn)象。 2.波能夠產(chǎn)生明顯衍射的條件。波能夠產(chǎn)生明顯衍射的條件。 3、波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件、波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件難點難點：1、產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件的理解。、產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件的理解。 2、對穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解、對穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)一、波的疊加原理一、波的疊加原理在幾列波傳播的重疊區(qū)域內(nèi)質(zhì)點要同時參與由幾在幾列波傳播的重疊區(qū)域內(nèi)質(zhì)點要同時參與由幾列波引起的振動，列波引起的振動，質(zhì)點的總位移等于各列波單獨存質(zhì)點的總位移等于各列波單獨存在時在該處引起的振動位移的矢量和在時在該處引起的振動位移的矢

3、量和這就是波的這就是波的疊加原理，如圖疊加原理，如圖1所示所示圖圖1二、波的干涉現(xiàn)象二、波的干涉現(xiàn)象1定義：振動定義：振動_，步調(diào)一致的兩列波疊，步調(diào)一致的兩列波疊加，使介質(zhì)中某些區(qū)域的質(zhì)點振動始終加，使介質(zhì)中某些區(qū)域的質(zhì)點振動始終_，另，另一些區(qū)域的質(zhì)點振動始終一些區(qū)域的質(zhì)點振動始終_，并且這兩種區(qū)域，并且這兩種區(qū)域_、_，這種穩(wěn)定的疊加現(xiàn)，這種穩(wěn)定的疊加現(xiàn)象叫做波的干涉象叫做波的干涉_叫做干涉圖樣叫做干涉圖樣2產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波的產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波的_一定相一定相同，而且兩波源振動步調(diào)一致同，而且兩波源振動步調(diào)一致頻率相同頻率相同加強(qiáng)加強(qiáng)減弱減弱相互間隔相互間隔位置保持

4、不變位置保持不變形成的圖樣形成的圖樣頻率頻率三、波的衍射現(xiàn)象三、波的衍射現(xiàn)象1定義：波能夠繞到定義：波能夠繞到_的后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，的后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，叫做波的衍射叫做波的衍射2發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件當(dāng)縫、孔的寬度或障礙物的尺寸大小與波長當(dāng)縫、孔的寬度或障礙物的尺寸大小與波長_或比波長或比波長_時，就能觀察到明顯的衍時，就能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象射現(xiàn)象四、多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用四、多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用1多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)指由于觀測者與波源之間有指由于觀測者與波源之間有_，觀測者，觀測者得到的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象，它是得到的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象，它是_年奧地利物理學(xué)家年奧

5、地利物理學(xué)家_首先發(fā)現(xiàn)的首先發(fā)現(xiàn)的障礙物障礙物相差不多相差不多小小相對運(yùn)動相對運(yùn)動1842多普勒多普勒一、波的疊加原理1、波的獨立傳播、波的獨立傳播原理：原理：幾列波相遇后能夠保持各自的運(yùn)動狀態(tài)，繼幾列波相遇后能夠保持各自的運(yùn)動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，這一原理叫做波的獨立傳播原理。續(xù)傳播，這一原理叫做波的獨立傳播原理。2、波的疊加原理、波的疊加原理：在幾列波傳播的重疊區(qū)域內(nèi)，質(zhì)點要同時參與在幾列波傳播的重疊區(qū)域內(nèi)，質(zhì)點要同時參與幾列波引起的振動，質(zhì)點的總位移等于各列波幾列波引起的振動，質(zhì)點的總位移等于各列波單獨存在時在該處引起的振動位移的矢量和。單獨存在時在該處引起的振動位移的矢量和。要點突破要點突破

6、說明：波的疊加原理是波具有波的疊加原理是波具有獨立傳播性獨立傳播性的必然結(jié)果，由于的必然結(jié)果，由于總位移是多個位移的矢量和，所以疊加區(qū)域的質(zhì)點的位移可總位移是多個位移的矢量和，所以疊加區(qū)域的質(zhì)點的位移可能增大，也可能減小。能增大，也可能減小。兩列同相波疊加，振動加強(qiáng)，振幅增大。兩列同相波疊加，振動加強(qiáng)，振幅增大。兩列反相波疊加，振動減弱，振幅減小。兩列反相波疊加，振動減弱，振幅減小。二、波的干涉現(xiàn)象1、波的干涉：頻率相同頻率相同的兩列波疊的兩列波疊加，使介質(zhì)中某些區(qū)加，使介質(zhì)中某些區(qū)域的質(zhì)點振動域的質(zhì)點振動始終加始終加強(qiáng)強(qiáng)，另一些區(qū)域的質(zhì)，另一些區(qū)域的質(zhì)點振動點振動始終減弱始終減弱，并，并且這

7、兩種區(qū)域相互且這兩種區(qū)域相互間間隔隔、位置保持不變位置保持不變，這種穩(wěn)定的疊加現(xiàn)象這種穩(wěn)定的疊加現(xiàn)象叫做波的干涉。叫做波的干涉。2、干涉圖樣：波產(chǎn)生干涉會形成一種加強(qiáng)和減弱相間隔的圖樣。特征：特征：加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變置固定不變加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱終減弱(加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化間變化)加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔3、兩列波干涉的條件：兩列波干涉的條件：兩列同類波的兩列同類波的頻率相同頻率相同。振動方向一致振動方向一致（同（同類波）。相位差恒定。類波）。相位差恒定。說明：1、干涉是波特有的現(xiàn)象，一

8、切波只要滿足一定條件都能發(fā)、干涉是波特有的現(xiàn)象，一切波只要滿足一定條件都能發(fā)生干涉現(xiàn)象。能發(fā)生干涉現(xiàn)象的波源叫生干涉現(xiàn)象。能發(fā)生干涉現(xiàn)象的波源叫相干波源相干波源。2、干涉現(xiàn)象中那些總是振動加強(qiáng)的點或者振動減弱的點是、干涉現(xiàn)象中那些總是振動加強(qiáng)的點或者振動減弱的點是建立在兩波源產(chǎn)生的機(jī)械波波長相同，也就是頻率相同的前建立在兩波源產(chǎn)生的機(jī)械波波長相同，也就是頻率相同的前提下。提下。3、如果兩列頻率相同而相差不恒定的波疊加，或者兩列頻率、如果兩列頻率相同而相差不恒定的波疊加，或者兩列頻率不同的波疊加得到的圖樣都是不穩(wěn)定的，而波的干涉指波疊加不同的波疊加得到的圖樣都是不穩(wěn)定的，而波的干涉指波疊加中的一

9、個中的一個特例特例，即產(chǎn)生穩(wěn)定的疊加圖樣。，即產(chǎn)生穩(wěn)定的疊加圖樣。4、如果兩列波頻率相同，但振幅相差很大，將不會有明顯的、如果兩列波頻率相同，但振幅相差很大，將不會有明顯的干涉現(xiàn)象。因為振動加強(qiáng)區(qū)域與振動減弱區(qū)域都在振動，振幅干涉現(xiàn)象。因為振動加強(qiáng)區(qū)域與振動減弱區(qū)域都在振動，振幅差別不大。差別不大。振動加強(qiáng)點和減弱點的判斷方法：（1）條件判斷法）條件判斷法振動情況振動情況完全相同完全相同的兩波源疊加時，加強(qiáng)、減弱條件如下：的兩波源疊加時，加強(qiáng)、減弱條件如下：設(shè)點到兩波源的距離差為設(shè)點到兩波源的距離差為x。若兩波源振動步調(diào)相同即相。若兩波源振動步調(diào)相同即相差為零：差為零：當(dāng)當(dāng)x=k (k=0、1

10、、2 )時為加強(qiáng)點時為加強(qiáng)點當(dāng)當(dāng)x=（2k+1）/2 (k=0、1、2 )時為減弱點時為減弱點若兩波源振動步調(diào)相反，即相差為，則上述結(jié)論相反。（2）現(xiàn)象判斷法）現(xiàn)象判斷法若某點總是波峰與波峰（或波谷與波谷）相遇，該點若某點總是波峰與波峰（或波谷與波谷）相遇，該點為加強(qiáng)點、若總是波峰與波谷相遇，則為減弱點。為加強(qiáng)點、若總是波峰與波谷相遇，則為減弱點。若某點是平衡位置和平衡位置相遇，則讓兩列波再傳播若某點是平衡位置和平衡位置相遇，則讓兩列波再傳播1/4個個t，看該點是波峰和波峰（波谷和波谷）相遇，還是，看該點是波峰和波峰（波谷和波谷）相遇，還是波峰和波谷相遇，從而判斷該點是加強(qiáng)點還是減弱點。波峰和

11、波谷相遇，從而判斷該點是加強(qiáng)點還是減弱點。對波的干涉現(xiàn)象的理解對波的干涉現(xiàn)象的理解1、波的疊加是無條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都、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。會疊加。2、振動加強(qiáng)點和振動減弱點始終以振源的頻率振動，其位、振動加強(qiáng)點和振動減弱點始終以振源的頻率振動，其位移隨時間發(fā)生變化。移隨時間發(fā)生變化。3、振動加強(qiáng)點是振動總是加強(qiáng)，但并不是始終處于波峰或、振動加強(qiáng)點是振動總是加強(qiáng)，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，有的時刻位移為零。只波谷，它們都在平衡位置附近振動，有的時刻位移為零。只是振幅為兩列波振幅之和，顯得振動劇烈。是振幅為兩列波振幅

12、之和，顯得振動劇烈。4、振動減弱點的振動始終減弱，它位移的大小始終等于兩、振動減弱點的振動始終減弱，它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。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如果兩列波的振幅相同，則振動減弱點將會總是處于靜止的，并不振動。的，并不振動。三、波的衍射現(xiàn)象三、波的衍射現(xiàn)象實例實例1、在水塘里，微風(fēng)激起的水波遇到突出水面的小石子、在水塘里，微風(fēng)激起的水波遇到突出水面的小石子、蘆葦，會繞過他們繼續(xù)傳播，好象他們并不存在蘆葦，會繞過他們繼續(xù)傳播，好象他們并不存在 實例實例2、聽其聲不見其人。

13、、聽其聲不見其人。 隔墻有耳隔墻有耳1、波的衍射：波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，叫做波的、波的衍射：波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，叫做波的衍射。衍射。2、波發(fā)生的、波發(fā)生的明顯衍射現(xiàn)象明顯衍射現(xiàn)象條件是，障礙物或孔的尺寸比波長條件是，障礙物或孔的尺寸比波長小，或者跟波長差不多。小，或者跟波長差不多。說明： 1、衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。、衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。只有明顯與不明顯的差異。只有明顯與不明顯的差異。2、障礙物或孔的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，、障礙物或孔的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是發(fā)生僅是發(fā)生明顯明顯衍射的條件。一般

14、情況下，波長較大的波容易產(chǎn)衍射的條件。一般情況下，波長較大的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象。生顯著的衍射現(xiàn)象。3、波傳到小孔（或障礙物）時，小孔或障礙物仿佛是一個新、波傳到小孔（或障礙物）時，小孔或障礙物仿佛是一個新的波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔或障礙物后傳播，于的波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔或障礙物后傳播，于是就出現(xiàn)了偏離直線傳播方向的衍射現(xiàn)象。是就出現(xiàn)了偏離直線傳播方向的衍射現(xiàn)象。4、當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長時，盡管衍射十分突出，但由于能、當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長時，盡管衍射十分突出，但由于能量的減弱，衍射現(xiàn)象不容易觀察到。量的減弱，衍射現(xiàn)象不容易觀察到。即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀

15、1.關(guān)于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是關(guān)于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是()a兩列頻率不相同的波相遇時，因為沒有穩(wěn)定的干兩列頻率不相同的波相遇時，因為沒有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有疊加涉圖樣，所以波沒有疊加b兩列頻率相同的波相遇時，振動加強(qiáng)的點只是波兩列頻率相同的波相遇時，振動加強(qiáng)的點只是波峰與波峰相遇的點峰與波峰相遇的點c兩列頻率相同的波相遇時，如果介質(zhì)中的某點振兩列頻率相同的波相遇時，如果介質(zhì)中的某點振動是加強(qiáng)的，某時刻該質(zhì)點的位移可能是零動是加強(qiáng)的，某時刻該質(zhì)點的位移可能是零d兩列頻率相同的波相遇時，振動加強(qiáng)點的位移總兩列頻率相同的波相遇時，振動加強(qiáng)點的位移總是比振動減弱點的位移

16、大是比振動減弱點的位移大c解析：解析：選選c.根據(jù)波的疊加原理，只要兩列波相遇，根據(jù)波的疊加原理，只要兩列波相遇，就會疊加，所以就會疊加，所以a錯；兩列頻率相同的波相遇時，錯；兩列頻率相同的波相遇時，振動加強(qiáng)的點是波峰與波峰、波谷與波谷相遇的點，振動加強(qiáng)的點是波峰與波峰、波谷與波谷相遇的點，所以所以b錯；振動加強(qiáng)的點僅是振幅加大，但仍在其錯；振動加強(qiáng)的點僅是振幅加大，但仍在其平衡位置附近振動，也一定有位移為零的時刻，所平衡位置附近振動，也一定有位移為零的時刻，所以以c正確，正確，d錯錯2.下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是()a衍射是一切波特有的現(xiàn)象衍射是一切波特有的

17、現(xiàn)象b對同一列波，縫、孔或障礙物越小衍射現(xiàn)象越對同一列波，縫、孔或障礙物越小衍射現(xiàn)象越明顯明顯c只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象射現(xiàn)象d聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較大聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較大abd解析：解析：選選abd.衍射是一切波特有的現(xiàn)象，所以衍射是一切波特有的現(xiàn)象，所以選項選項a對對c錯；發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的，錯；發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)多或比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，

18、所以選項象，所以選項b是正確的；聲波的波長在是正確的；聲波的波長在1.7 cm到到17 m之間，一般常見的障礙物或孔的大小可之間，一般常見的障礙物或孔的大小可與之相比，正是由于聲波波長較大，聲波容易與之相比，正是由于聲波波長較大，聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以選項發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以選項d也是正確的也是正確的 3、 如圖如圖所示所示表示兩個相干波源表示兩個相干波源s1、s2產(chǎn)生的波在同產(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，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，下列說法正確的是虛線表示的是波谷，下列說法正確的是()aa、c兩點的振動加強(qiáng)，兩點的振動加強(qiáng)，b、d

19、兩點的振動減弱兩點的振動減弱be、f兩點的振動介于加強(qiáng)點和減弱點之間兩點的振動介于加強(qiáng)點和減弱點之間c經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r間后，加強(qiáng)點和減弱點的位置互換經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r間后，加強(qiáng)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，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原來位于波谷的點將位于波峰ad【精講精析】【精講精析】波的干涉示意圖所示的僅是某一時刻兩列相干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)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(qiáng)和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的定的干涉，振動加強(qiáng)和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的a點點是波谷和波谷相遇的點，是波谷和波谷相遇的點，c點是波峰和波峰相遇的點，都是振點是波峰和波峰相遇的點，都是振動加強(qiáng)的點；而動加強(qiáng)的點；而b、d兩點都是波峰和波谷