高二物理-波的衍射和干涉課件

1、波的衍射和干涉高二年級(jí) 物理回顧橫波縱波波峰波谷疏部密部機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳遞。波的描述：時(shí)間周期性：周期T，頻率f空間周期性：波長(zhǎng)波形圖1.波在傳播過程中遇到障礙物時(shí)波的行為會(huì)發(fā)生什么變化？2.兩列波在空間相遇時(shí)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？問題一.波的衍射衍射：波可以繞過障礙物或通過障礙物上的孔、縫而在障礙物的后繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。聲波繞過墻壁水波繞過蘆葦水波繞過礁石發(fā)波水槽的結(jié)構(gòu)和發(fā)波原理光源淺水槽起振器（振片、振針）反光鏡屏幕觀察發(fā)波水槽中水波的衍射振片單個(gè)振針兩個(gè)振針振片投影單個(gè)振針投影兩個(gè)振針投影1.觀察孔、縫寬度對(duì)衍射的影響規(guī)律：波長(zhǎng)不變，狹縫寬度d與波長(zhǎng)相差不多時(shí)，衍射現(xiàn)

2、象更明顯。波長(zhǎng)不變，改變擋板縫寬2.觀察波長(zhǎng)對(duì)衍射的影響規(guī)律：波長(zhǎng)與狹縫寬度相差不多時(shí)，衍射現(xiàn)象更明顯；擋板縫寬不變，改變波長(zhǎng)波長(zhǎng)減小，衍射現(xiàn)象變得不明顯；波長(zhǎng)與狹縫寬度相比非常小，水波將沿直線傳播。實(shí)驗(yàn)表明：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。 聲波波長(zhǎng)：1.7 cm 17 m一切波都能發(fā)生衍射?！奥勂渎暥灰娖淙恕笔菫槭裁?？光波波長(zhǎng)：0.4m 0.7 m例1.如圖所示，擋板M是固定的，擋板N可以上下移動(dòng)?，F(xiàn)在把M、N兩塊擋板中的空隙當(dāng)做一個(gè)“小孔”做水波的衍射實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)了圖示的圖樣，P點(diǎn)的水沒有振動(dòng)起來。為了使擋板左邊的振動(dòng)傳到P點(diǎn)，可

3、以采用什么辦法？N板上移減小孔的大?。唤档筒ㄔ凑駝?dòng)頻率增加波長(zhǎng)。思考：1.為什么用超聲波定位而不用普通聲波？B超影像B超診斷超聲發(fā)射、反射冠狀病毒電子顯微鏡冠狀病毒電鏡照片2.冠狀病毒能用光學(xué)顯微鏡拍攝嗎？波為什么會(huì)發(fā)生衍射？惠更斯惠更斯原理兩列波相遇會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？聲波相遇水波相遇觀察竹簾上兩個(gè)脈沖相遇發(fā)生的現(xiàn)象19波傳播的獨(dú)立性：兩列波在某區(qū)域相遇后再分開，傳播情況與未相遇時(shí)相同，互不干擾.波的疊加性：在相遇區(qū)，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)為二波單獨(dú)在該點(diǎn)引起的振動(dòng)的合成.波的疊加利用彩虹圈驗(yàn)證波的疊加原理兩列周期性的波相遇時(shí)，在它們重疊的區(qū)域里會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？?jī)闪兴ㄏ嘤霭l(fā)生的現(xiàn)象出現(xiàn)振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和減弱

4、區(qū)；振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)分布穩(wěn)定；振動(dòng)加強(qiáng)和減弱區(qū)相互間隔。（1）振動(dòng)加強(qiáng)：S1與S2在P點(diǎn)引起的振動(dòng)步調(diào)相同（2）振動(dòng)減弱：S1與S2在P點(diǎn)引起的振動(dòng)步調(diào)相反PS1S2r1r2如何解釋水波相遇發(fā)生的現(xiàn)象？?jī)蓚€(gè)頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加兩個(gè)頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加規(guī)律M兩個(gè)頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加規(guī)律MP強(qiáng) 弱 強(qiáng) 弱 強(qiáng)弱 弱兩個(gè)頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加規(guī)律MPQ28二.波的干涉干涉：兩列波疊加時(shí)，某些區(qū)域的振幅加大、某些區(qū)域的振幅減小，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。形成的這種穩(wěn)定圖樣叫作干涉圖樣。干涉條件：波源頻率相同，相位差恒定，振動(dòng)方向相近，

5、振幅相差不大，-相干波源。兩臺(tái)音響放大同一音頻信號(hào)：干涉教室中的燈發(fā)出的光：無干涉當(dāng)波源S1與S2振動(dòng)初相位相同時(shí), P點(diǎn)振動(dòng)強(qiáng)弱取決于波源距P點(diǎn)的距離差振動(dòng)加強(qiáng)：振動(dòng)減弱：振動(dòng)加強(qiáng)與減弱的條件：兩個(gè)頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加規(guī)律PO1O2PQO1O2O雙曲線兩個(gè)頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加規(guī)律例1.主動(dòng)降噪耳機(jī)原理-在耳機(jī)內(nèi)設(shè)有麥克風(fēng)，用來收集周圍環(huán)境中的噪聲信號(hào)，通過耳機(jī)的處理器發(fā)出與噪聲振幅、頻率相同，相位相反的聲波來消滅噪聲。波的干涉應(yīng)用麥克風(fēng)收集噪聲兩聲波干涉相消耳機(jī)發(fā)出與噪聲等幅、反相的聲波r2r1例3.假設(shè)麥克風(fēng)與兩個(gè)音響之間的位置關(guān)系如圖所示，聲音經(jīng)過音響

6、放大后再傳回麥克風(fēng)再次放大時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生嘯叫。設(shè)聲波速度為350m/s,請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算一下哪些頻率的聲波容易產(chǎn)生嘯叫？一.衍射1.定義：波可以繞過障礙物，偏離直線繼續(xù)傳播的現(xiàn)象2.明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。小結(jié)二.干涉1.波的疊加：兩列波在某區(qū)域相遇后再分開，傳播情況與未相遇時(shí)相同，互不干擾；在相遇區(qū)，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移為兩波單獨(dú)在該點(diǎn)引起的振動(dòng)的矢量和。2.干涉定義：頻率相同的兩列波疊加時(shí)，某些區(qū)域振幅加大、某些區(qū)域振幅減小的現(xiàn)象。 3.干涉相長(zhǎng)與相消的條件：波源的頻率和相位相同時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)：振動(dòng)減弱： 干涉和衍射都是波的特性，是一切波都具有的現(xiàn)象，干涉與衍射的本質(zhì)都是波的相干疊加。思考：1.5G通訊為何需要建設(shè)更多的基站？2.在圖所描述的時(shí)刻， M是波峰與波峰相遇的點(diǎn)，是凸起最高的位置之一。(1) 隨著時(shí)間的推移，這個(gè)凸起最高的位置在向哪個(gè)方向移動(dòng)？是不是M質(zhì)點(diǎn)在向那個(gè)方向遷移？M