波的衍射和干涉

12.5波的衍射和干涉一、波的衍射1、定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射。1.一切波都能發(fā)生衍射2.衍射是波特有的現(xiàn)象說明：2、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(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。注意：

一切波都能發(fā)生衍射，而要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象須滿足上述條件，當(dāng)不滿足上述條件時(shí)，衍射現(xiàn)象仍存在，只不過是衍射現(xiàn)象不明顯，不易被我們觀察到1.衍射是波特有的現(xiàn)象,一切波都會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象2.衍射現(xiàn)象總是存在的,只有明顯與不明顯的差異3.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)生明顯衍射的條件4.一般情況下波長(zhǎng)較大的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象5.波傳到小孔（或障礙物）時(shí),小孔或障礙物仿佛是一個(gè)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,于是就出現(xiàn)了偏離直線傳播方向的衍射現(xiàn)象6.當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí),盡管衍射十分突出,但由于能量的減弱,衍射現(xiàn)象不容易觀察到課堂小結(jié)兩列波相遇后，彼此穿過，繼續(xù)傳播，波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣，也就是說，相遇后，它們都保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，彼此都沒有受到影響．二、波的疊加波疊加原理：幾列波在同一介質(zhì)中傳播，在介質(zhì)中某一點(diǎn)（或某一區(qū)域）相遇時(shí)，每一列波都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)沿著原來的方向向前傳播，彼此之間互不影響，好像沒有遇到另一列波一樣(獨(dú)立性)，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波所產(chǎn)生的振動(dòng)，每一質(zhì)點(diǎn)仍然是在各自的平衡位置附近做振動(dòng)．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和．生活中波的獨(dú)立傳播和疊加

開會(huì)時(shí)，大家討論的面紅耳赤，會(huì)議室內(nèi)聲音特響，但還是能區(qū)分出每一個(gè)人的說話聲音。例1.下列現(xiàn)象或事實(shí)屬于衍射現(xiàn)象的是()A.風(fēng)從窗戶吹進(jìn)來B.雪堆積在背風(fēng)的屋后C.水波前進(jìn)方向上遇到凸出水面的小石子,小石子對(duì)波的傳播沒有影響.D.晚上看到水中月亮的倒影C例2.下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是()A.衍射是一切機(jī)械波特有的現(xiàn)象B.對(duì)同一列波,縫或孔(障礙物)越小,衍射現(xiàn)象越明顯C.只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象,縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D.聲波容易發(fā)生衍射是由于聲波波長(zhǎng)較大BD例3.在水波槽的衍射實(shí)驗(yàn)中,若打擊水面的振子的頻率是5HZ,水波在槽中的傳播速度為0.05m/s,為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象,小孔直徑d應(yīng)為()10cm5cmd>1cmd<1cmD例4：如圖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，下述描述正確的是（）A．此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B．擋板前波紋間距離相等C．如果將孔AB擴(kuò)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，能更明顯地觀察衍射現(xiàn)象A．B、C.這兩列波相遇后，在振動(dòng)著的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間伸展出來的相對(duì)平靜的區(qū)域和激烈振動(dòng)的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且相互隔開．三、波的干涉1、定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象叫做波的干涉。

2、干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣波的干涉

特征——振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域總是加強(qiáng)，振動(dòng)減弱的區(qū)域總是減弱。

3、

把相應(yīng)的振動(dòng)最激烈的質(zhì)點(diǎn)連起來，就是振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)；相應(yīng)的振動(dòng)最不激烈或靜止的質(zhì)點(diǎn)連起來，就是振動(dòng)減弱區(qū)，且振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)是相互間隔著出現(xiàn)的。

注意：（1）振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域振動(dòng)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱的區(qū)域振動(dòng)始終減弱．（2）振動(dòng)加強(qiáng)（減弱）的區(qū)域是指質(zhì)點(diǎn)的振幅大（?。?，而不是指振動(dòng)的位移大（?。?，因?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的．

為什么兩列波相遇時(shí)能出現(xiàn)振動(dòng)始終加強(qiáng)的區(qū)域呢？

如果在某一時(shí)刻，在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波峰相遇，經(jīng)過半個(gè)周期，就變成波谷和波谷相遇。波峰和波峰、波谷和波谷相遇時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移都是最大，等于這兩列波的振幅之和，因此在這一點(diǎn)，始終是兩列波干涉的加強(qiáng)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)最激烈。思考與討論

為什么兩列波相遇時(shí)能出現(xiàn)振動(dòng)始終減弱的區(qū)域呢？

如果在某一時(shí)刻，在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波谷相遇，經(jīng)過半個(gè)周期，就變成波谷和波峰相遇，在這一點(diǎn)思考與討論兩列波引起的振動(dòng)始終是減弱的，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差，如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于零，水面保持平靜。4、產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件

兩列波相遇疊加不一定能得到穩(wěn)定的干涉圖樣．而要產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象形成穩(wěn)定的干涉圖樣，則需要滿足一定的條件．

兩列波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：1.頻率相等2.相差恒定.

5、聲波、水波、光波，電磁波等一切波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象隨堂練習(xí)1、下列兩列波相遇時(shí)疊加的說法正確的是（）A、相遇后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強(qiáng)。B、相遇后，兩列波的振動(dòng)情況與相遇前完全相同。C、在相遇區(qū)域，任一點(diǎn)的總位移等于兩列波分別引起是位移的矢量和。D、幾個(gè)人在同一房間說話，相互間聽得很清楚，這說明聲波在相遇時(shí)互不干擾。BCD2、關(guān)于波的干涉，下列說法正確的是（）A、只有橫波才能產(chǎn)生干涉，縱波不能產(chǎn)生干涉。B、只要是波就能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉。C、不管是橫波還是縱波，只要疊加的兩列波的頻率相等，振動(dòng)情況相同就能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉。D、波的干涉是波疊加的特例CD3當(dāng)兩列水波發(fā)生干涉時(shí)，如果兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，下列說法正確的有：

A質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的

B質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大

C質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大

D質(zhì)點(diǎn)P的位移有時(shí)候?yàn)榱?。答案ABD4、如圖所示兩個(gè)頻率與相位、振幅均相同的波的干涉圖樣中，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，對(duì)疊加的結(jié)果正確的描述是()A．在A點(diǎn)出現(xiàn)波峰后，經(jīng)過半個(gè)周期該點(diǎn)還是波峰B．B點(diǎn)在干涉過程中振幅始終為零C．兩波在B點(diǎn)路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍D．當(dāng)C點(diǎn)為波谷時(shí)，經(jīng)過一個(gè)周期此點(diǎn)出現(xiàn)波峰BS1S2ABDC5、水面上有A、B兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的振動(dòng)源，在A、B連線的中垂線上有三個(gè)點(diǎn)a、b、c，已知某時(shí)a點(diǎn)是兩列波波峰和波峰相遇點(diǎn)，c點(diǎn)是與a點(diǎn)最近的波谷和波谷相遇點(diǎn)，b處在a、c之間，如下圖，以下說法正確的是：（）A：a振動(dòng)加強(qiáng)，c點(diǎn)振動(dòng)減弱

B：a、c點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，b點(diǎn)振動(dòng)減弱

C:a、b、c點(diǎn)振動(dòng)都加強(qiáng)

D：a、c點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，b點(diǎn)振動(dòng)不確定ABabcC例1.如圖所示兩列波相向傳播，當(dāng)它們相遇時(shí)在圖所示的甲、乙、丙、丁中，可能的是

()A．圖乙、丙B．圖甲、乙C．圖乙、丙、丁D．圖甲、乙A甲乙丙丁

例2．如圖所示，兩列簡(jiǎn)諧波均沿x軸傳播，傳播速度的大小相等，其中一列沿x方向傳播(圖中實(shí)線所示)，一列沿負(fù)x方向傳播(圖中虛線所示)，這兩列波的頻率相同，振動(dòng)方向均沿y軸，則圖中x=1、2、3、4、5、6、7、8各點(diǎn)中振幅最大的是x=

的點(diǎn)