波的衍射和干涉-joe

12.4波的衍射和干涉1、什么是波的衍射？2、衍射能否發(fā)生于其他事物？3、波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是什么？一、波的衍射1、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（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)象的條件結(jié)論：1.窄縫寬度跟波長相差不多時(shí)，有明顯的衍射現(xiàn)象2.窄縫寬度比波長大得越多，衍射現(xiàn)象越不明顯3.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)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<1cm

D1.波的獨(dú)立作用原理——幾列波在傳播時(shí)，無論是否相遇，都將保持各自原有特性（頻率、波長、振幅、振動(dòng)方向）不變，互不干擾地各自獨(dú)立傳播。2.波的疊加原理——在相遇區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)的振動(dòng),為各列波單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)所引起的振動(dòng)位移的矢量和。二、波的疊加原理

1、干涉現(xiàn)象——頻率相同的兩列波相遇區(qū)域內(nèi)振動(dòng)在空間上出現(xiàn)穩(wěn)定的周期性的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。1)頻率相同；2)振動(dòng)方向相同；3)同相或相位差恒定。

滿足上述三條件的波稱為相干波，其波源稱為相干波源。2、相干波條件三、波的干涉現(xiàn)象加強(qiáng)減弱由此可知：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．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（如上頁圖）．3、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（?。皇侵刚駝?dòng)的位移大（?。?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的．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……）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。4、波的干涉的判斷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……）

例：在同一均勻介質(zhì)中有S1、S2兩個(gè)波源，這兩個(gè)波源的頻率相同。S1、S2相距兩個(gè)波長，B點(diǎn)為S1、S2直線的中點(diǎn)，今以B為圓心以R＝λ為半徑畫圓，問在該圓周上（S1、S2兩點(diǎn)除外）共有幾個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)。答案6個(gè)S2S1BS2S1BAα解：設(shè)A點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，則有

|S1A－S2A|＝nλ由圖中可知：n＝0或n＝1四、波的特有現(xiàn)象聲波、水波、光波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)：聲波也能發(fā)生干涉一切波都能發(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BS1S2ABDC

5、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