機(jī)械波的干涉和衍射

1、6.4機(jī)械波的干涉和衍射教學(xué)目標(biāo)1、知道波的疊加原理2、理解波的干涉和衍射現(xiàn)象一、波的干涉和衍射1、波的疊加原理（動(dòng)畫演示）兩列波或幾列波相遇時(shí)，在兩列波或幾列波相遇的區(qū)域內(nèi)，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的總位移 都等于兩列波或幾列波分別引起的位移的矢量和。這個(gè)規(guī)律叫做波的疊加原理2、波的獨(dú)立傳播原理幾列波相遇之后仍然保持他們各自原有的特征（頻率、波長(zhǎng)、振幅、振動(dòng)方向等）不變， 并按照原來的方向繼續(xù)前進(jìn)，好像沒有遇到過其它波一樣。3、波的干涉（動(dòng)畫演示）（1）定義：頻率相同的兩列波疊加時(shí)，使某些區(qū)域的 振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng) 減弱的區(qū)域互相間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉。形成的 圖樣叫

2、做波的干涉圖樣。（2）產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件：頻率相同； 振動(dòng)方向相同；有固定的相位差。（3）兩列相干波的波峰與波峰（或波谷與波谷）相遇處是振動(dòng)最強(qiáng)的地方。最強(qiáng)：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即6=入 波峰與波谷（或波谷與波峰）相遇處是振動(dòng)最弱的地方。人最弱：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即8=?（2n +1）說明：介質(zhì)中某點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，是指這個(gè)質(zhì)點(diǎn)以較大的振幅振動(dòng)；而某點(diǎn)的振動(dòng)減弱，是指 這個(gè)質(zhì)點(diǎn)以較小的振幅振動(dòng)，這與只有一個(gè)波源的振動(dòng)在介質(zhì)中傳播時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)均按此波源 的振動(dòng)方式振動(dòng)是不同的。思考：任何兩列波進(jìn)行疊加都可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象嗎？舉例說明：請(qǐng)學(xué)生思考和討論在我們

3、生活中是否遇到過波的干涉現(xiàn)象？干涉是一種特殊的疊加，任何兩列波都可以進(jìn)行疊加，但只有兩列頻率相同的波才能發(fā) 生干涉現(xiàn)象?？偨Y(jié)：干涉是波特有的現(xiàn)象。4、波的衍射（動(dòng)畫演示）（1）定義：波離開直線傳播的位置繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射。（2）產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小，或者跟波長(zhǎng)相差不多。（3）波的衍射現(xiàn)象是波所特有的現(xiàn)象（只有明顯與不明顯）。思考：請(qǐng)學(xué)生思考和討論在我們生活中是否遇到過波的衍射現(xiàn)象？舉例說明：例1、俗話說：”隔墻有耳”：是聲波的衍射現(xiàn)象，既聲音繞過障礙物到了耳朵。例2、水波的衍射現(xiàn)象。例3、在房間中可以接受到收音機(jī)和電視信號(hào)，是電磁波的衍射現(xiàn)象.例1

4、、如圖所示，N、S2是兩個(gè)相干波源，它們振動(dòng)同步且振幅相同。實(shí)線和虛線分別表示 在某一時(shí)刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關(guān)于圖中所標(biāo)的。、b、c、d四點(diǎn)，下列說法中 正確的有（BC ）A、該時(shí)刻。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)，d質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)既不是最強(qiáng)也不是最弱;B、該時(shí)刻。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最弱，b、c、d質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)都最強(qiáng)；C、a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終是最弱的，b、c、d質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終 是最強(qiáng)的；D、再過T/4后的時(shí)刻a、b、c三個(gè)質(zhì)點(diǎn)都將處于各自的平 衡位置，因此振動(dòng)最弱。例2、如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。設(shè)兩 列波的振幅均為5 cm，且圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長(zhǎng)分

5、別為1m/s和0.5m。C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法中正確的是 （）_人A、 。點(diǎn)保持靜止不動(dòng)；歹尸、B、 圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20cm；乙彳二 C、 圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處于平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)；.注-廠D、 從圖示的時(shí)刻起經(jīng)0.25s，B點(diǎn)通過的路程為20cm。解析：由波的干涉知識(shí)可知圖中的質(zhì)點(diǎn)A、B、E的連線處波峰和波峰或波谷和波谷疊 加是加強(qiáng)區(qū)，過D、F的連線處和過P、Q的連線處波峰和波谷疊加是減弱區(qū)。C、E兩點(diǎn) 是振動(dòng)的加強(qiáng)點(diǎn)，不可能靜止不動(dòng)。所以選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。在圖示時(shí)刻，A在波峰，B在波谷，它們振動(dòng)是加強(qiáng)的，振幅均為兩列波的振幅之和， 均為10cm，此時(shí)的高度差為20cm，

6、所以B選項(xiàng)正確。E f L AA、B、C、E均在振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)，且在同一條直線上，由題圖可 廣七 廣 知波是由e處向a處傳播，在圖示時(shí)刻的波形圖線如右圖所示，由 一 圖可知C點(diǎn)向水面運(yùn)動(dòng)，所以C選項(xiàng)正確。波的周期T= /v = 0.5s，經(jīng)過0.25s，即經(jīng)過半個(gè)周期。在半個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為振幅的2倍，所以振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)B的路程為20cm，所以D選項(xiàng)正確。點(diǎn)評(píng)：關(guān)于波的干涉，要正確理解穩(wěn)定的干涉圖樣是表示加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的相對(duì)穩(wěn)定， 但加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)還是在做振動(dòng)，加強(qiáng)區(qū)里兩列波分別引起質(zhì)點(diǎn)分振動(dòng)的方向是相同的，減 弱區(qū)里兩列波分別引起質(zhì)點(diǎn)分振動(dòng)的方向是相反的，發(fā)生變化的是振幅增大和減少的區(qū)別， 而且波形圖沿著波的傳播方向在前進(jìn)。例3、圖中是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O為波源， 圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每?jī)蓷l相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個(gè)波 長(zhǎng)，則波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正