宁夏银川市高中物理 第十二章 机械波 第4节 波的衍射和干涉课件 新人教版选修34.ppt

在空气中波长为3 4m的声波 进入水中 其频率为hz 波长为m 已知声波在空气中的传播速度为340m s 在水中的传播速度为1450m s 由 12 4波的衍射和干涉 一 波的衍射 1 定义 波可以绕过障碍物继续传播的现象2 水波的衍射现象及在波长一定的情况下狭缝宽对衍射实验的影响 现象 水波绕过小孔或障碍物继续传播 实验一 波长一定的水波通过宽度不同的狭缝 实验二 波长不同的水波通过宽度一定的狭缝 现象 波长与狭缝宽度相差不多时 有明显的衍射现象 随波长的增加 衍射现象越来越明显 结论 1 障碍物比较小时能发生明显衍射 2 狭缝宽度跟波长相差不多时 有明显的衍射现象 3 狭缝宽度比波长大得越多 衍射现象越不明显 4 狭缝宽度跟波长相比非常大时 水波将直线传播 观察不到衍射现象 6 下列关于波的衍射的说法正确的是 a 衍射是一切机械波特有的现象b 对同一列波 缝或孔 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 声波容易发生衍射是由于声波波长较大 bd 7 在水波槽的衍射实验中 若打击水面的振子的频率是5hz 水波在槽中的传播速度为0 05m s 为观察到显著的衍射现象 小孔直径d应为 10cm5cmd 1cmd 1cm d 4 说明 障碍物或缝 孔的尺寸大小 并不是决定衍射能否发生的条件 仅是衍射现象是否明显的条件 一般情况下 波长较大的波容易产生显著的衍射现象 一切波都能发生衍射 衍射是波特有的现象 障碍物或缝 孔的尺寸比波长小 或跟波长相差不多 两列波相遇时 会不会像两个小球相碰时那样 改变各自的运动特征呢 1 波的独立性原理两列波相遇后 仍保持各自的运动状态 继续传播 它们都彼此没有受到影响 二 波的叠加 2 波的叠加原理 在几列波重叠的区域里 介质的质点同时参与这几列波引起的振动 质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和 例1 下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是 a 相遇后 振幅小的一列波振幅将小减小 振幅大的一列波振幅将增大b 相遇以后 两列波的振动情况与相遇前完全相同c 在相遇区域 任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和d 几个人在同一房间说话 相互间听得清楚 这说明波在相遇时互不干扰 三 波的干涉 频率相同的两列波相遇时 在它们重叠的区域里会发生什么现象 由此可知 频率相同的两列波相遇后 在振动着的水面上 出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域 这两种区域在水面上的位置固定 且相互隔开 1 波的干涉 频率相同的两列波叠加 使某些区域的振动总是加强 某些区域的振动总是减弱 而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉 干涉图样 由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样 如上页图 2 干涉的解释 如果在某一时刻 在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇 经过半个周期 就变成波谷和波谷相遇 波峰和波峰或波谷和波谷相遇时 质点向上的位移最大 等于两列波的振幅之和 因此在这一点 始终是两列波干涉的加强点 质点的振动最激烈 如果在某一时刻 在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇 经过半个周期 就变成波谷和波峰相遇 在这一点 质点振动的振幅等于两列波的振幅之差 两列波引起的振动始终是减弱的 如果两列波的振幅相同 质点振动的振幅就等于零 水面保持平静 把相应的振动最激烈的质点连起来 为振动加强区 相应的振动最不激烈或静止的质点连起来 为振动减弱区 振动加强区和振动减弱区是相互隔开的 注意 1 振动加强的区域始终加强 振动减弱的区域始终减弱 2 振动加强 减弱 的区域是指质点的振幅大 小 而不是指振动的位移大 小 因为位移是随时间变化的 3 产生稳定干涉的条件 两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图样 而要产生稳定的干涉现象形成稳定的干涉图样 则需要满足一定的条件 产生干涉的条件 两列波的频率必须相同 称为相干波 4 一切波 只要满足条件 都能发生干涉现象 干涉和衍射一样都是波的特有现象 5 振动加强点和振动减弱点的判断方法 振动加强的条件 振动减弱的条件 例2 两列波叠加发生了稳定的干涉现象 得到了干涉图样 关于干涉的下列说法中正确的是 a 两列波的频率一定相等 振幅不一定相等b 振动加强区域始终加强 振动减弱区域始终减弱c 振动加强区域与振动减弱区域互相间隔d 振动加强区域的位移大 振动减弱区域的位移小 例3 s1和s2是两个相同的波源 这两个波发生干涉时 在干涉区域有a b c三点 某时刻a点波峰和波谷相遇 b点波谷和波谷相遇 c点波峰和波峰相遇 问再经过t 2 振动加强的点是 a 只有a点b 只有c点c b点和c点d a点和b点 例4 如图所示 s1和s2是两个完全相同的振源 发出的两列波叠加 实线表示波峰 虚线表示波谷 则下列说法中正确的是 a a点是加强点 c点是减弱点b 半个周期以后a点变为减弱点c b点的振幅比c点的振幅大d b点与s1 s2的距离差等于波长整数倍 例5 两个振动情况完全相同的波源s1和s2产生的波叠加 某时刻形成的干涉图样如图所示 实线表示波峰 虚线表示波谷 在a b c三点里 振动加强的点是 振动减弱的点是 从该时刻起 经过1 4周期 它们中位移为零的点是 8 如图是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为波源 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 之间距离表示一个波长 则波经过孔之后的传播情况 下述描述正确的是 a 此时能明显观察到波的衍射现象b 挡板前波纹间距离相等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 使波源频率增大 能更明显地观察衍射现象 abc 9 如图甲所示 实线和虚线表示两个波长和振幅都相同的简谐横波 只有半个波长 在同一根弹性绳上分别向左 向右传播 某一时刻两列波的位置如图乙所示 p q s表示弹性绳上的三个质点的平衡位置 下列说法正确的是 a该时刻p q s都处于各自的平衡位置 速度变为零b该时刻p q s都处于各自的平衡位置 但q的速度最大c该时刻p的速度向上 q的速度为零 s的速度向下d该时刻p的速度向下 q的速度为零 s的速度向上 10 如同所示 s是水面波的波源 x y是挡板 s1 s2两个狭缝 ss1 ss2 狭缝的尺寸比波长小得多 是回答以下问题 1 若闭上s1 只打开s2会看到什么现象 2 若s1 s2都打开 会发生什么现象 3 若实线和虚线分别表示波峰和波谷 那么在a b c d各点中 哪些点振动加强 哪些点振动减弱 11 如图所示 在同一均匀介质中有s1 s2两个波源 这两个波源的频率 振动方向均相同 且振动步