波的干涉和衍射課件高二上學期物理選擇性2

第三章

機械波第3節(jié)波的干涉和衍射有幾列波在同一介質(zhì)中傳播，當它們相遇后會發(fā)生什么情況呢？會不會像兩個球相遇一樣改變了它們的運動狀態(tài)呢？1.了解波的疊加原理、掌握波的干涉現(xiàn)象及產(chǎn)生的條件2.掌握加強點和減弱點的分布規(guī)律。3.知道波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生明顯衍射的條件4.能根據(jù)波的干涉條件、發(fā)生明顯衍射的條件解釋相關(guān)現(xiàn)象演示：波的疊加現(xiàn)象知識點一：波的疊加原理相遇前相遇時刻相遇過程相遇后兩列波相遇兩列波相遇后，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動狀態(tài)，彼此都沒有受到影響。1.波的獨立傳播原理2.波的疊加原理

在幾列波重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波所引起的振動，質(zhì)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。本質(zhì)：位移的合成加強減弱

如果介質(zhì)中某些質(zhì)點處于兩列波波峰與波峰、波谷與波谷相遇處，則振動加強，合振幅將增大。

如果介質(zhì)中某些質(zhì)點處于兩列波波峰與波谷相遇處，則振動減弱，合振幅減小，此時如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點振動的振幅就等于零。思考：下列兩列波疊加后是怎樣的？知識點二：波的干涉觀察：兩列周期相同的波相遇時，在它們重疊的區(qū)域里會發(fā)生什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：兩列頻率相同的水波相遇后，在它們重疊的區(qū)域里出現(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。演示視頻1.定義：頻率相同，振動方向相同，相位差恒定的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動始終加強，某些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域互相間隔這種現(xiàn)象叫做波的干涉。水波干涉圖樣水波干涉俯視圖樣2.干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣3.形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件（1）兩波源的頻率相同。（2）振動方向相同。（3）相位差恒定。4.干涉現(xiàn)象的解釋（1）兩列同頻率的波在某點引起的振動步調(diào)相同，質(zhì)點的振動始終最強步調(diào)相反，質(zhì)點的振動始終最弱（2）振動加強（減弱）的區(qū)域是指質(zhì)點的振幅大（小），而不是指振動的位移大（?。?，因為位移是在時刻變化的。x10tA1-A1x20t-A2A2x0tA-A此時A=A1+A2（特別：當A1=A2，A=2A1）波峰遇波峰振動加強x0tx10tA1-A1x20t-A2A2x0tA-A波峰遇波谷此時A=A1-A2（特別：當A1=A2，A=0）振動減弱不震動5.干涉圖樣的特點：（2）振動加強點和振動減弱點是間隔出現(xiàn)。（3）振動加強點是指振幅較大的點，不是位移始終最大。（4）干涉圖樣中，不只有振動加強的質(zhì)點和振動減弱的質(zhì)點。（1）振動加強點始終加強，振動減弱點始終減弱。把振動最強的質(zhì)點連起來，為振動加強區(qū)；振動最弱的質(zhì)點連起來，為振動減弱區(qū)。強區(qū)和弱區(qū)是相互隔開，強弱相間的6.加強點，減弱點位置判斷（兩波源的相位相同）

振動加強點的位置

振動減弱點的位置

繞過障礙物傳播通過孔隙,傳播范圍變寬波在傳播過程中遇到障礙物時波的行為會發(fā)生什么變化？1.定義：波繞過

或通過

繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，稱為波的衍射。2.發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或狹縫的尺寸跟

相差不大，或者比波長

。障礙物孔隙波長更小知識點三：波的衍射3.對波的衍射的理解（1）衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射。（2）波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異。（3）障礙物的尺寸的大小不是發(fā)生衍射的條件，而是發(fā)生明顯的衍射的條件，波長越大越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。（4）波的直線傳播是在衍射不明顯時的近似情況。4.波的衍射實例“隔墻有耳”“聞其聲而不見其人”，這是聲波的衍射現(xiàn)象。通常的聲波，波長在1.7cm~17m之間，跟一般障礙物的尺寸相當，所以聲波能繞過一般的障礙物，使我們能聽到障礙物另一側(cè)的聲音。(1)在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點的位移都等于原來位移的2倍。(

)(2)兩列波疊加時，質(zhì)點的位移一定增大。(

)(3)只有頻率相同的兩列波才可以疊加。(

)(4)兩列波相遇后各自的傳播特點不會受到影響。(

)×√××1.如圖為振幅、頻率相同的兩列橫波在t＝0時刻相遇時形成的干涉圖樣，實線與虛線分別表示波峰和波谷，已知兩列波的振幅均為5cm，波速和波長均為1m/s和0.4m。下列說法正確的是（）A.P點始終處于波谷B.R、S兩位置可以處于波谷狀態(tài)C.Q點在t＝0.2s時刻將處于波谷位置D.從t＝0到t＝0.2s的時間內(nèi)，Q點通過的路程為10cmC2.如圖所示，S1、S2為兩個振動情況完全相同的波源，兩列波的波長都為λ，它們在均勻介質(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，S1、S2在空間中共形成了5個振動加強的區(qū)域，如圖中實線所示。P是振動加強區(qū)域中的一點，由圖可知（）A.P點到兩波源的距離差等于1.5λB.S1發(fā)出的波的傳播速度大于S2發(fā)出的波的傳播速度C.P點此時刻振動最強，經(jīng)過半個周期后，P點振動變?yōu)樽钊鮀.當一列波的波峰傳到P點時，另一列波的波峰也一定傳到P點D3.(多選)如圖所示是觀察水波衍射的實驗裝置。AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源。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)之間的距離表示一個波長，則關(guān)于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是（）A.能觀察到明顯的波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.如果將孔AB擴大，可以觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象D.如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象AB波的干涉和衍射波的疊加原理波的衍射現(xiàn)象波的干涉現(xiàn)象波的獨立傳播性波的疊加原理保持各自原有的運動特征各