波的干涉和衍射

關于波的干涉和衍射第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月生活中的物理現(xiàn)象實例1.在水塘里，微風激起的水波遇到突出水面的小石子、蘆葦，會繞過它們繼續(xù)傳播，好象它們并不存在。第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月實例3.一葉障目不見泰山

光的“轉彎”現(xiàn)象卻很難被觀察到。實例2.聞其聲不見其人。聲波“繞彎”？生活中的物理現(xiàn)象第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月１．現(xiàn)象：波可以繞過障礙物或通過小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射．一、波的衍射第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1.一切波都能發(fā)生衍射2.衍射是波特有的現(xiàn)象說明：波可“繞彎”第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月小孔小孔進一步研究證明：當障礙物或狹縫的尺寸比波長小或跟波長相差不多時，衍射現(xiàn)象十分明顯.二、什么條件下會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象？障礙物尺寸較小，幾乎無阻擋“繞彎”明顯尺寸較大，“繞彎”不明顯孔的尺寸較小“繞彎”明顯尺寸較大“繞彎”不明顯第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月演示在水槽里放兩塊擋板，中間留有一個狹縫，觀察水波通過狹縫后的傳播情況。

保持水波的波長不變，改變狹縫的寬度，觀察水波的傳播情況有什么變化。第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月“聞其聲而不見其人”“一葉障目,不見泰山”but已知聲波的波長范圍是1.7cm到17m，而可見光的波長范圍在0.4μm到0.8μm三、你現(xiàn)在能予以解釋嗎?第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月ABD1、下列關于波的衍射說法正確的是（）A、衍射是一切波特有的現(xiàn)象B、對同一列波，縫、孔或障礙物越小，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)生衍射現(xiàn)象，由于聲波波長較大課堂練習第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2、水波通過小孔，發(fā)生一定程度的衍射，為使衍射現(xiàn)象更不明顯，可以（）A、增大小孔尺寸，同時增大水波的頻率B、增大小孔尺寸，同時減小水波的頻率C、縮小小孔尺寸，同時增大水波的頻率D、縮小小孔尺寸，同時減小水波的頻率A課堂練習第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3、下列關于波的衍射圖象正確的是（）BC注意:有孔衍射的子波源在小孔處課堂練習第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4、如圖所示，S為波源，MN為兩塊擋板，其中M固定，N板可上下移動，兩板中間有一塊縫，此時測得A點沒有發(fā)生振動，為了使A點能振動起來，可采取的方法是（）A、增大波源的頻率B、減小波源的頻率C、將N板上移一些D、將N板下移一些BC課堂練習第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月兩列波相向運行，相遇時會不會像兩個球相遇那樣改變它們原來的運動狀態(tài)呢？想想？一不會視頻第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

結論：兩列波相遇時，位移發(fā)生變化；相遇后，波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣，都保持各自的運動狀態(tài)繼續(xù)傳播，彼此之間沒有互相影響。1、相遇前2、相遇時刻3、相遇過程4、相遇后實驗研究第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

波在相遇時仍然能夠保持各自的運動狀態(tài)繼續(xù)傳播，相遇的波一旦脫離接觸又會按照原來的運動狀態(tài)繼續(xù)傳播。波的獨立傳播特性第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

在相遇的區(qū)域里，介質中的質點同時參與這幾列波所產生的振動，每個質點仍然是在各自的平衡位置附近振動，質點振動的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。波的疊加原理第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

兩列頻率相同的波相遇時，在它們相遇的區(qū)域會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？我們先觀察下面的現(xiàn)象。想一想第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月振動加強振動加強振動加強振動加強振動減弱振動減弱振動減弱第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月由此可知：

兩列波相遇后，在水面上出現(xiàn)了一條條從兩個波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域和激烈振動的區(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。第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1、定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強和振動減弱的區(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(interference)第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月x10tx20tx0tPP點振動最強（振幅為A1＋A2）3.干涉的解釋第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月如果在某一時刻，在水面上的某一點是兩列波的波峰和波峰相遇，經過半個周期，就變成波谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇時，質點的振幅最大，等于兩列波的振幅之和；因此在這一點，始終是兩列波干涉的加強點，質點的振動最激烈.第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月x10tx20tx0tQＱ點振動最弱（振幅為｜A1－A2｜）第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月x10tx20tx0tQＱ點不振動（振幅為零）第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月如果在某一時刻，在水面上的某一點是兩列波的波峰和波谷相遇，經過半個周期，就變成波谷和波峰相遇，在這一點，兩列波引起的振動始終是減弱的，質點振動的振幅等于兩列波的振幅之差，如果兩列波的振幅相同，質點振動的振幅就等于零，水面保持平靜．

第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）加強點波峰與波峰或波谷與波谷相遇；加強點與兩個波源的距離差：△r=r2-r1=kλ（k=0，±1，±2，±3……）（2）減弱點波峰與波谷相遇；減弱點與兩個波源的距離差：△r=r2-r1=(2k+1)λ/2

（k=0，±1，±2，3……）加強點和減弱點滿足的條件：的的s1s2r1r2的p第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月把相應的振動最激烈的質點連起來，為振動加強區(qū)；相應的振動最不激烈或靜止的質點連起來，為振動減弱區(qū)．振動加強區(qū)和振動減弱區(qū)是相互隔開的．

注意：（1）振動加強的區(qū)域振動始終加強，振動減弱的區(qū)域振動始終減弱．（2）振動加強（減弱）的區(qū)域是指質點的振幅大（?。?，而不是指振動的位移大（?。?，因為位移是在時刻變化的．同一條雙曲線上各點都是加強點或減弱點.第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月波的干涉圖樣波的干涉示意圖。白實線表示波峰所在位置，白虛線表示波谷所在位置第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3、產生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．

產生干涉的條件：兩列波的頻率必須相同．

4、一切波（只要滿足條件）都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉和衍射一樣都是波特有的現(xiàn)象．第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1.關于兩列波的干涉現(xiàn)象，下列說法中正確的是（）A.任意兩列波都能產生干涉現(xiàn)象B.發(fā)生干涉現(xiàn)象的兩列波，它們的頻率一定相同C.在振動減弱的區(qū)域，各質點都處于波谷D.在振動加強的區(qū)域，有時質點的位移等于零練習：答案：BD第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2.下列說法正確的是（）A.兩列波相遇時，可以相互穿過繼續(xù)傳播，只在重疊區(qū)域發(fā)生疊加B.兩列波疊加區(qū)域的任何介質質點的實際位移是兩列波單獨引起位移的矢量和C.兩列波相遇時,一列波對另一列的影響叫干涉D.干涉是特殊條件下疊加現(xiàn)象，兩個頻率相同的波源振動產生的波可能發(fā)生干涉象ABCD第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3.兩列波長相同的水波發(fā)生干涉，若在某一時刻，P點處恰好兩列波的波峰相遇，Q點處兩列波的波谷相遇，則（）A．P點的振幅最大，Q點的振幅最小B．PQ兩點的振幅都是原兩列波的振幅之和C．PQ兩點的振動周期同D．PQ兩點始終處在最大位移處和最小位移處BC第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4.如圖所示，S1、S2是兩個頻率相等的波源，它們在同一種介質中傳播，以S1、S2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時刻兩列波的波峰（實線）和波谷（虛線）則以下說法正確的是：（）A．質點A是振動加強點B．質點D是振動減弱點C．再過半周期，質點B、C是振動加強D．質點A始終處于最大位移

A第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月5.兩列波發(fā)生了干涉現(xiàn)象，得到了干涉圖樣則…………（）A.振動加強的質點，始終處于最大位移處B.振動加強的質點的位移，有時會小于振動削弱的質點的位移C.波峰與波峰相遇處的質點，其振動始終加強D.波峰與波谷相遇處的質點，其振動始終削弱BCD第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月6.如圖所示，是水波干涉示意圖，S1、S2是兩波源，A、D、B三點在一條直線上，兩波波源頻率相同，振幅等大，就圖中標出的各點，回答振動加強點是

，振動減弱點是

（圖中實線表示波峰，虛線表示波谷）。AS1S2BDCEADBCE第37頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月7、如圖所示兩個頻率與相位、振幅均相同的波的干涉圖樣中，實線表示波峰，虛線表示波谷，對疊加的結果正確的描述是()A．在A點出現(xiàn)波峰后，經過半個周期該點還是波峰B．B點在干涉過程中振幅始終為零C．兩波在B點路程差是波長的整數(shù)倍D．當C點為波