高中物理 第十二章 机械波（第4课时）波的衍射和干涉课件 新人教版选修34.ppt

第4课时波的衍射和干涉 研究学考 把握考情 知识点一波的衍射 基础梳理 1 定义 波可以继续传播 这种现象叫做波的衍射 2 发生明显衍射的条件 缝 孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 或者 3 都能发生衍射 衍射是波的现象 绕过障碍物 相差不多 比波长更小 一切波 特有 要点精讲 1 衍射是波特有的现象 一切波都可以发生衍射 2 波的衍射总是存在的 只有 明显 与 不明显 的差异 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多 只是发生明显衍射的条件 3 波传到小孔 障碍物 时 小孔 障碍物 仿佛一个新波源 由它发出与原来同频率的波在孔 障碍物 后传播 就偏离了直线方向 因此 波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况 例1 下列关于波的衍射的说法正确的是 a 衍射是机械波特有的现象b 对同一列波 缝 孔或障碍物越小衍射现象越明显c 只有横波才能发生衍射现象 纵波不能发生衍射现象d 声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较大解析衍射是一切波特有的现象 所以a c错 发生明显衍射的条件是缝 孔或障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多 缝 孔或障碍物越小 衍射现象越明显 b d对 答案bd 知识点二波的叠加 基础梳理 1 波的独立传播特性 几列波相遇时各自的 等运动特征 不受其他波的影响 2 波的叠加原理 在几列波重叠的区域里 介质的质点参与这几列波引起的振动 质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的 波长 频率 同时 矢量和 即学即练 波源在绳的左端发出半个波 频率为f1 振幅为a1 同时另一波源在绳右端发出半个波 频率为f2 f2 f1 振幅为a2 p为绳的中点 如图1所示 下列说法正确的是 图1a 两列波同时到达p点b 两列波相遇时p点波峰值可达到a1 a2c 两列波相遇再分开后 各自保持原波形传播d 因频率不同 这两列波相遇不能叠加 解析因p为绳的中点 故两列波同时到达p点 a正确 因f2 f1 故 2 1 当 的波峰传至p点时 的波峰已过了p点 即两波峰在p点不会相遇 根据波的叠加原理 p点的波峰值不会达到a1 a2 选项b错误 选项c正确 因波的叠加没有条件 故选项d错误 答案ac 知识点三波的干涉 基础梳理 1 定义 相同的两列波叠加时 某些区域的振幅 某些区域的振幅 这种现象叫做波的干涉 形成的图样常常叫做 2 产生干涉的两个必要条件是 两列波的必须相同和两个波源的必须保持不变 3 一切波都能发生干涉 干涉是波所的现象 频率 加大 减小 干涉图样 频率 相位差 特有 要点精讲 1 波的叠加是无条件的 任何频率的两列波在空间相遇都会叠加 2 稳定干涉图样的产生是有条件的 必须是两列波的频率相同 相位差恒定 3 干涉图样及其特点 1 干涉图样 如图2所示 图2 2 特点 加强区和减弱区的位置固定不变 加强区始终加强 减弱区始终减弱 加强区与减弱区不随时间变化 加强区与减弱区互相间隔 例2 两个频率 振动方向 初始相位均相同的波源s1 s2 产生的波在同一介质中传播时 某时刻t形成如图3所示的干涉图样 图样中两波源s1 s2同时为波谷 实线表示波峰 虚线表示波谷 在图中标有a b c三个点 则振动加强的点是 振动减弱的点是 图3 解析方法一由题图中可以知道 a点距波源s1 s2的距离均为1 5 即x1 1 5 x2 1 5 故a到s1 s2的距离差 x x1 x2 0 b点距s1距离为x1 距s2距离为x2 2 故b到s1 s2的距离差 x c点距s1的距离为x1 2 距s2的距离为x2 1 5 故c到两波源s1 s2的距离差为 x x1 x2 0 5 因为两波源的振动情况完全相同 所以a b点均为振动加强点 c点为振动减弱点 方法二由题图可知a点为波峰与波峰相遇 是振动加强点 b点是波谷与波谷相遇 是振动加强点 c点是波峰与波谷相遇 是振动减弱点 答案a bc 1 在水波槽的衍射实验中 若打击水面的振子的振动频率是5hz 水波在水槽中的传播速度为0 05m s 为观察到明显的衍射现象 小孔直径d应为 a 10cmb 5cmc d 1cmd d 1cm 答案d 2 如图4所示 沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等 当它们相遇时可能出现的波形是下图中的 图4 解析当两列波的前半个波 或后半个波 相遇时 根据波的叠加原理 在前半个波 或后半个波 重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零 而两列波的后半个波 或前半个波 的波形保持不变 所以选项b正确 当两列波完全相遇时 即重叠在一起 由波的叠加原理可知 所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和 使得所有的质点振动的位移加倍 所以选项c也是正确的 答案bc 3 图5表示两个相干波源s1 s2产生的波在同一种均匀介质中相遇 图中实线表示波峰 虚线表示波谷 下列说法正确的是 图5a a c两点的振动加强 b d两点的振动减弱b e f两点的振动介于加强点和减弱点之间c 经适当的时间后 加强点和减弱点的位置互换d 经半个周期后 原来位于波峰的点将位于波谷 原来位于波谷的点将位于波峰 解析波的干涉示意图表示某一时刻两列相干波叠加的情况 形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着 其位移的大小和方向都在不停地变化着 但要注意 对稳定的干涉 振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的 a点是波谷和波谷相遇的点 c点是波峰和波峰相遇的点 都是振动加强的点 而b d两点都是波峰和波谷相遇的点 是振动减弱的点 a正确 e点位于加强点的连线上 也为加强点 f点位于减弱点的连线上 也为减弱点 b错误 相干波源叠加产生的干涉是稳定的 不会随时间变化 c错误 因形成干涉图样的介质质点也在不停地做周期性振动 故经半个周期步调相反 d正确 答案ad 4 如图6所示 s1 s2为两个振动情况完全一样的波源 两列波的波长都为 它们在介质中产生干涉现象 s1 s2在空间共形成6个振动减弱的区域 图中虚线处 p是振动减弱区域中的一点 从图中可看出 图6 a p点到两波源的距离差等于2 b p点始终不振动c p点此时刻振动最弱 过半个周期后