学人教版选修34 12.4波的衍射和干涉课件（1）（36张）.ppt

波的衍射和干涉 实例1 在水塘里 微风激起的水波遇到突出水面的小石子 芦苇 会绕过他们继续传播 好象他们并不存在 实例2 听其声不见其人 实例3 隔墙有耳 一 波的衍射 现象 水波绕过小孔继续传播 一 衍射现象 波能绕过障碍物继续传播的现象 叫做波的衍射 衍 展延之意波的衍射 波展延到 影子 区域里的现象 衍射是所有波共有的一种现象 一切波都能发生衍射 同时 它也是波所特有的现象 二 发生明显衍射现象的条件 结论 窄缝宽度跟波长相差不多时 有明显的衍射现象 窄缝宽度比波长大得越多 衍射现象越不明显 窄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 水波的衍射 只有缝 孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多 或者比波长更小时 才能观察到明显的衍射现象 注意 一切波都能发生衍射 而要发生明显的衍射现象须满足上述条件 当不满足上述条件时 衍射现象仍存在 只不过是衍射现象不明显 不易被我们观察到 发生明显衍射现象的条件 二 波的叠加原理 1 波传播的独立性 几列波相遇之后 仍然保持它们各自原有的特征 频率 波长 振幅 振动方向等 不变 并按照原来的方向继续前进 好象没有遇到过其他波一样 红绿光束空间交叉相遇 红是红 绿是绿 听乐队演奏 仍可辨出不同乐器的音色 旋律 空中无线电波很多 仍能分别接收各个电台 2 叠加原理 在相遇区域内任一点的振动 为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和 当波峰与波峰 波谷与波谷相遇时振动加强 当波峰与波谷相遇时振动减弱 加强 两列波引起的振动方向始终相同 减弱 两列波引起的振动方向始终相反 两个波源传过来的波都要引起介质质点振动 为什么有的点的振幅很大 而另一些点的振幅却几乎为零呢 实验的抽象描述 二波的干涉 一 波的干涉频率相同的两列波叠加 使某些区域的振动始终加强 某些区域的振动始终减弱 并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉 形成的图样叫做干涉图样 二 干涉图样的特点 1 两列频率相同的波叠加 振动加强点始终加强 振动减弱点始终减弱 2 振动加强点和振动减弱点是间隔出现的 二 干涉图样的特点 3 振动加强点是指振幅较大的点 不是位移始终最大 4 干涉图样中 不只有振动加强的质点和振动减弱的质点 三产生干涉的必要条件 两波源的频率相同 加强 减弱 到两波源的路程差 波程差 s满足 若两波源振动情况完全相同 练习 1 以下关于波的衍射的说法 正确的是 a 波遇到障碍物时 一定会发生明显的衍射现象b 当孔的尺寸比波长小 衍射现象明显c 当障碍物的尺寸比波长大得多时 衍射现象很明显d 只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时 才会发生明显的衍射现象 2 下列现象属于波的衍射现象的是 a 在空旷的山谷里喊叫 可以听到回声b 空山不见人 但闻人语响 c 余音绕梁 三日而不绝 d 夏日的雷声有时轰鸣不绝 5 水波通过小孔发生了一定程度的衍射 为使衍射现象更明显 可以 a 增大小孔的尺寸 同时增大水波的频率b 增大小孔的尺寸 同时减小水波的频率c 缩小小孔的尺寸 同时增大水波的频率d 缩小小孔的尺寸 同时减小水波的频率 6 在水波槽的衍射实验中 若打击水面的振子振动的频率是5hz 水波在水槽中的传播速度为0 05m s 为观察到显著的衍射现象 小孔直径d应为 a 10cmb 5cmc d 1cmd d 1cm 例1 如图所示两列波相向传播 当它们相遇时在图所示的甲 乙 丙 丁中 可能的是 a 图乙 丙b 图甲 乙c 图乙 丙 丁d 图甲 乙 a 例2 如图所示 两列简谐波均沿x轴传播 传播速度的大小相等 其中一列沿x方向传播 图中实线所示 一列沿负x方向传播 图中虚线所示 这两列波的频率相同 振动方向均沿y轴 则图中x 1 2 3 4 5 6 7 8各点中振幅最大的是x 的点 振幅最小的是x 的点 4 8 2 6 例3 如右图所示 在同一均匀介质中 有s1 s2两个完全相同的相干波源 相距4m 波长为2m 则在以s1 s2为半径 s2为圆心的圆周上共有几处振动最弱点 三 用惠更斯原理解释衍射现象 返回 结束 波在传播过程中 遇到障碍物时其传播方向发生改变 绕过障碍物的边缘继续传播的现象 利用惠更斯原理可解释波的衍射现象 波的衍射 波达到狭缝处 缝上各点都可看作子波源 作出子波包络 得到新的波前 在缝的边缘处 波的传播方向发生改变 当狭缝缩小 与波长相近时 衍射效果显著 小结 1 衍射是波特有的现象 一切波都会产生衍射现象 2 衍射现象总是存在的 只有明显与不明显的差异 3 障碍物或孔的尺寸大小 并不是决定衍射能否发生的条件 仅是发生明显衍射的条件 4 一般情况下 波长较大的波容易产生显著的衍射现象 小结 5 波传到小孔 或障碍物 时 小孔或障碍物仿佛是一个新的波源 由它发出与原来同频率的波在孔或障碍物后传播 于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象 6 当孔的尺寸远小于波长时 尽管衍射十分突出 但由于能量的减弱 衍射现象不容易观察到 练习 1 以下关于波的衍射的说法 正确的是 a 波遇到障碍物时 一定会发生明显的衍射现象b 当孔的尺寸比波长小 衍射现象明显c 当障碍物的尺寸比波长大得多时 衍射现象很明显d 只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时 才会发生明显的衍射现象 2 下列现象属于波的衍射现象的是 a 在空旷的山谷里喊叫 可以听到回声b 空山不见人 但闻人语响 c 余音绕梁 三日而不绝 d 夏日的雷声有时轰鸣不绝 3 关于波的衍射下列说法中正确的是 a 在衍射现象中 波不是沿直线传播的b 水波碰到障碍物后返回传播的现象属于衍射现象c 横波能发生衍射 而纵波不能发生衍射d 不能发生明显衍射的 必定不是波e 衍射是一切波的特性f 波长跟孔的宽度差不多时能发生明显衍射现象g 波长比孔的宽度小得越多 衍射现象越不明显h 波长比孔的宽度大得越多 衍射现象越不明显 aefh 4 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 abc a 挡板前后波纹间距离相等b 此时能明显观察到波的衍射现象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 5 水波通过小孔发生了一定程度的衍射 为使衍射现象更明显 可以 a 增大小孔的尺寸 同时增大水波的频率b 增大小孔的尺寸 同时减小水波的频率c 缩小小孔的尺寸 同时增大水波的频率d 缩小小孔的尺寸 同时减小水波的频率 6 在水波槽的衍射实验中 若打击水面的振子振动的频率是5hz 水波在水槽中的传播速度为0 05m s 为观察到显著的衍射现象 小孔直径d应为 a 10cmb 5cmc d 1cmd d 1cm 7 如图所示是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示