高中物理 第十二章 机械波 4 波的衍射和干涉 4.1 波的衍射名师导航学案 新人教版选修3-4.doc

4.1 波的衍射名师导航知识梳理1.“闻其声而不见其人”是声波的_现象.2.光波的波长约在_的范围，跟一般障碍物的尺寸相比非常_，所以通常的情况下看不到光的_，就说光沿_.3.衍射是_的特有现象.4.如图12-5-1所示，波长相同的水波通过宽度不同的孔，在甲图发生了明显的_现象，这是因为孔的宽度和波长_的缘故；在乙图中孔后面的水波几乎是在连接_的两条直线所限制的区域里传播，这是因为_的缘故.图12-5-1 知识导学 学习本节知识，同学们可以多观察、多思考、多讨论，从而总结规律.也可以通过做实验，在实验的基础上，提高观察和分析能力，学会通过现象看本质. 同学们可以利用这一规律解释生活中的许多现象，例如，在水塘里微风激起的水波遇到芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播，好像它们并不存在.再如，“闻其声而不见其人”“隔墙有耳”都说明了声波衍射现象的存在.疑难突破1.波的衍射与波发生明显衍射现象的条件剖析：在水波槽里，水波遇到挡板会发生反射.如果把挡板换成一个小障碍物，小障碍物的大小比波长还小，水波会绕过它继续传播.从中可以看到：波在传播过程中，偏离原来的传播方向而绕到障碍物或孔的后面继续传播，这种现象称为波的衍射.障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多时才能发生明显的衍射现象.2.将一个小瓶立于水波槽中，在槽中激发水波，若想在瓶子后面看到水波绕进的现象，激发水波的振子振动频率大些好还是小些好？为什么？剖析：当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，能发生明显的衍射现象；由于瓶子的直径已确定，故水波的波长越长越好，所以，激发水波的振子振动频率越小越好，f越小，水波的越大，就更接近或大于瓶子的直径.典题精讲【例1】图12-5-2所示为观察水面波衍射的实验装置，ac和bd是两块挡板，ab是一个孔，o是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则对于波经过孔后的传播情况，下列描述中正确的是（ )图12-5-2a.能明显地观察到波的衍射现象b.挡板前后波纹间距离相等c.如果将孔ab扩大，有可能观察不到明显的衍射现象d.如果孔的大小不变，波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象思路解析：从图中看出，水波波长跟小孔尺寸相差不大，此时能明显观察到波的衍射现象，如果孔ab扩大到比波长大得多，就不能产生明显的衍射现象，所以a、c均正确.波绕过障碍物后发生衍射现象时，波的特征并未发生改变，即波的波长、频率和波速不改变，故b选项正确.当波的频率增大，波速不变时，波长=v/f变小，衍射现象就越不明显，故d选项错误.答案：abc绿色通道：发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波的波长小或与波长差不多.变式训练：如图12-5-3所示，s为波源，m、n为两块挡板，其中m板固定，n板可上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得a点没有振动，为了使a点能发生振动，可采用的方法是（ )图12-5-3a.增大波源的频率 b.减小波源的频率c.将n板向上移动一些 d.将n板向下移动一些答案：bc【例2】在水波槽的衍射现象中，若打击水面的振子振动频率是5 hz，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为（ )a.10 cm b.5 cm c.d1 cm d.d1 cm思路解析：在水槽中激发的水波波长为：=m=0.01 m=1 cm，要求在小孔后产生显著的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长.答案：d绿色通道：波传到小孔时，小孔仿佛一个新的波源，由它发出与原来同频率的波（称为子波）在孔后传播，于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象.变式训练：波长为0.01 m的超声波，经过某一小孔时，发生了明显的衍射现象，则小孔的直径是下列给出的数据中的哪个（ )a.0.01 mm左右 b.0.01 cm左右c.0.01 m左右 d.0.01 km左右答案：abc 问题探究 问题：通常我们只观察到光线沿直线传播而没有观察到衍射现象，为什么？ 导思：本节的重点内容是发生明显衍射现象的条件，利用这一条件解释许多现象，如光线沿直线传播.在许多人心目中都认为光是沿直线传播的，不可能离开直线路径绕到障碍物阴影里去.关于这点，科学家不断探索，直到著名的泊松亮斑的出现，证明了光的衍射.所以遇到问题要观察、思考，才能得出正确的结论. 探究：一般地说，任何一种波（声波、光波等）都会产生衍射现象，但衍射现象是否明显决定于障碍物（孔或缝）的宽度d和波长的比值d/.d愈小或波长愈大，则衍射现象愈显著，如果障碍物的孔口（或缝）的宽度或障碍物本身的线度远大于波长，则衍射现象不显著