§12.4波的衍射和干涉課件

1、池塘中兩水波相遇時，會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？,生活現(xiàn)象,實驗研究,兩個在繩中相向傳播的機械波相遇，會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？,結(jié)論：兩列波相遇時，位移發(fā)生合成變化；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,幾列波在同一介質(zhì)中傳播，在介質(zhì)中某一點（或某一區(qū)域）相遇后，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，彼此之間互不干擾，好象沒有遇到另一列波一樣。,波的獨立傳播原理,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產(chǎn)生的振動，每一質(zhì)點仍然是在各自的平衡位置附近做振動，質(zhì)點振

2、動的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。,波相遇時位移的特點,幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點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,生活中波的獨立傳播和疊加,開會時，大家討論的面紅耳赤，會議室內(nèi)聲音特響，但還是能區(qū)分出每一個人的說話聲音。,二、波的干涉,水波的干涉,實驗研究,實驗結(jié)果：兩列波相遇后，在振動著的水面上，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。,1、定義： 頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加

3、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),1、干涉現(xiàn)象頻率相同的兩列波在相遇區(qū)域內(nèi)的振 動在空間上出現(xiàn)穩(wěn)定的周期性的強弱分布的現(xiàn)象。,1) 頻率相同；,2) 振動方向相同；,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,波的干涉(interference),特征振動加強的區(qū)域總是加強，振動減弱的區(qū)域總是減弱。,把相應(yīng)的振動最激烈的質(zhì)點連起來，就是振動加強區(qū)；相應(yīng)的振動最不激烈或靜止的質(zhì)點連起來，就是振動減弱區(qū)，且振動加強區(qū)和振動減弱

4、區(qū)是相互間隔著出現(xiàn)的。,波的干涉(interference),加強,減弱,為什么兩列波相遇時能出現(xiàn)振動始終加強的區(qū)域呢？,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(jīng)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(zhì)點的位移都是最大，等于這兩列波的振幅之和，因此在這一點，始終是兩列波干涉的加強點，質(zhì)點的振動最激烈。,思考與討論,為什么兩列波相遇時能出現(xiàn)振動始終減弱的區(qū)域呢？,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(jīng)過半個周期，就變成波谷和波峰相遇，在這一點,思考與討論,兩列波引起的振動始終是減弱的，質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之差，如果兩

5、列波的振幅相同，質(zhì)點振動的振幅就等于零，水面保持平靜。,形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件,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)生穩(wěn)定明顯的干涉圖樣的條件是兩列波的頻率相同，相位差恒定，且振幅相差不多。,注意：波的干涉是波的疊加的特殊情形，一切波都能發(fā)生干涉，干涉和衍射都是波的特有現(xiàn)象。,振動加強的區(qū)域始終加強是不是指該處的質(zhì)點的振動位移總是為最大值？振動減弱的區(qū)域始終減弱是不是指該處的質(zhì)點的振動位移總是為最小值？,結(jié)論：振動加強（或減弱）的區(qū)域是指質(zhì)點的振幅達最大值（或最小值），而不是指振動的位移，因為不管是加強區(qū)還是減弱區(qū)，質(zhì)點

6、都在作振動，它們的位移是時刻在變化的。,思考與討論,試從水波的干涉圖樣中分析出各加強區(qū)處的任一質(zhì)點到兩波源之間的距離存在什么規(guī)律？減弱區(qū)呢？,思考與討論,1、若P點為振動加強點：,假設(shè)在兩列波的疊加區(qū)域有一個P點，它到兩列波源的距離分別為S1、S2，兩列波的波長為，則有,（n = 0,1,2,）,則有P點到兩列波的波源的距離差等于波長的整數(shù)倍或半個波長的偶數(shù)倍。,2、若P點為振動減弱點：,則有P點到兩列波的波源的距離差等于半個波長的奇數(shù)倍。,（n = 0,1,2,）,波的干涉,生活實例：聲波的干涉操場上裝有很多個相同的揚聲器，當(dāng)它們同時發(fā)聲時，若繞操場一周，將會聽到某些地方聲音加強，某些地方聲

7、音減弱。,生活中波的干涉實例,5、下列關(guān)于兩列波相遇時疊加的說法中正確的是（ ） A、相遇后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強 B、相遇后，兩列波的振動情況與相遇前完全相同 C、在相遇區(qū)域，任一點的總位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和 D、幾個人在同一房間說話，相互聽得清楚，這說明聲波在相遇時互不干擾,BCD,課堂練習(xí),6、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(zhì)點，始終處于最大位移處 B、振動加強的質(zhì)點的位移，有時會小于振動削弱的質(zhì)點的位移 C、波峰與波峰相遇處的質(zhì)點，其振動始終加強 D、波峰與波谷相遇處的質(zhì)點，其振動始終削弱,BCD,課堂練習(xí),7、如圖所

8、示，A、B為兩個完全相同的相干波源，它們產(chǎn)生的兩列波在AB連線的中垂線上的P點相遇時，則（ ） A、P點振動始終加強 B、P點振動有時加強，有時減弱 C、P點位移始終等于振幅 D、P點位移有時為零,AD,課堂練習(xí),8、頻率相同的兩列波發(fā)生干涉現(xiàn)象時，有（ ） A、某一點如果是兩列波的波峰與波峰相遇，經(jīng)過半個周期，在這一點則是第一列波的波峰與第二列波的波谷相遇 B、某一點如果是兩列波的波谷與波谷相遇，經(jīng)過半個周期，在這一點則是第一列波的波谷與第二列波的波谷相遇 C、某一點如果是第一列波的波峰與第二列波的波谷相遇，經(jīng)過半個周期，在這一點則是兩列波的波谷相遇 D、某一點如果是第一列波的波峰與第二列波

9、的波谷相遇，經(jīng)過半個周期，在這一點則是第一列波的波谷與第二列波的波峰相遇,D,課堂練習(xí),9、如圖所示，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同。實線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點，下列說法中正確的有（ ） A、該時刻a質(zhì)點振動最弱， b、c質(zhì)點振動最強，d質(zhì)點 振動既不是最強也不是最弱 B、該時刻a質(zhì)點振動最弱， b、c、d質(zhì)點振動都最強 C、a質(zhì)點的振動始終是最弱的， b、c、d質(zhì)點的振動始終是最強的 D、再過T/4后的時刻a、b、c三個質(zhì)點都將處于各自的平衡位置，因此振動最弱,BC,課堂練習(xí),10、如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實線表示波峰，虛線表示波谷。設(shè)兩列波的振幅均為5cm，且圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m，C點是BE連線的中點，下列說法中正確的是 （ ） AC、E兩點都保持靜止不動 B圖示時刻A、B兩點的豎 直高度差為20cm C圖示時刻C點正處于平衡 位置且向水面上運動