2023學(xué)年完整公開課版波的衍射

第3、4節(jié)波的干涉衍射及

多普勒效應(yīng)一

波的衍射二波的干涉三多普勒效應(yīng)一、波的衍射點(diǎn)擊下圖觀看動(dòng)畫現(xiàn)象：水波繞過小孔繼續(xù)傳播．

波的衍射：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射．一切波都能發(fā)生衍射．衍射是波特有的現(xiàn)象．二、發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件

觀看實(shí)驗(yàn)結(jié)論：窄縫寬度跟波長相差不多時(shí)，有明顯的衍射現(xiàn)象；窄縫寬度比波長大得越多，衍射現(xiàn)象越不明顯；窄縫寬度跟波長相比非常大時(shí)，水波將直線傳播，觀察不到衍射現(xiàn)象．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相差不多，或者比波長更小時(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

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()A.10cmB.5cmC.d>1cmD.d<1cmD例題：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，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個(gè)波長，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.二波的干涉什么是波的疊加？

進(jìn)入動(dòng)畫干涉1波的干涉：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．干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣叫做干涉圖樣（如下圖）．干涉2事實(shí)表明：１：兩列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，繼續(xù)傳播，就象沒有遇到另一列波一樣－－波的獨(dú)立性２：在他們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)位移的矢量和－－波的疊加t時(shí)刻(t+Δt）時(shí)刻(t+2Δt）時(shí)刻(t+3Δt）時(shí)刻(t+4Δt）時(shí)刻干涉的解釋

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)的位移最大，等于兩列波的振幅之和；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.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)，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．把相應(yīng)的振動(dòng)最激烈的質(zhì)點(diǎn)連起來，為振動(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，為振動(dòng)減弱區(qū)．振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)是相互隔開的．

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（小），而不是指振動(dòng)的位移大（小），因?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的．產(chǎn)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(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．

產(chǎn)生干涉的條件：

a.頻率必須相等。b.振動(dòng)方向一致（同類波）c.相差恒定干涉是波特有的現(xiàn)象振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位置：假設(shè)在兩列波的疊加區(qū)域有一個(gè)P點(diǎn)，它到兩列波源的距離分別為S1、S2，兩列波的波長為λ。（n=0,1,2,3,4……）P點(diǎn)到兩列波的波源的距離差等于波長的整數(shù)倍，半個(gè)波長的偶數(shù)倍。對振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)的判斷：P點(diǎn)到兩列波的波源的距離差等于半個(gè)波長的奇數(shù)倍。振動(dòng)減弱點(diǎn)的位置：（n=0,1,2,3,4……）三多普勒效應(yīng)當(dāng)波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)接收的波的頻