学教科版选修34 2.5波的干涉、衍射 课件（1）（25张）.ppt

2 5波的干涉 衍射 一 波的叠加原理 实验研究结论 两列波相遇时 位移发生合成变化 相遇后 波的形状和传播的情形都跟相遇前一样 都保持各自的运动状态继续传播 彼此之间没有互相影响 1 相遇前 2 相遇时刻 3 相遇过程 4 相遇后 一 波的叠加原理 几列波在同一介质中传播 在介质中某一点 或某一区域 相遇后 每一列波都能够保持各自的状态继续沿着原来的方向向前传播 彼此之间互不干扰 好象没有遇到另一列波一样 波的独立传播原理 在几列波重叠的区域内 质点要同时参与这几列波所产生的振动 每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动 质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和 波的叠加原理 1 下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是 a 相遇后 振幅小的一列波将减弱 振幅大的一列波将加强b 相遇后 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 相互听得清楚 这说明声波在相遇时互不干扰 bcd 课堂练习 两列频率相同的波相遇时 在它们重叠的区域会发生什么现象呢 我们先观察下面的现象 想一想 现象 两列频率相同的水波相遇后 在它们重叠的区域里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是固定的 而且相互隔开 1 频率相同的两列波叠加 使某些区域的振动加强 某些区域的振动减弱 而且振动加强和减弱的区域互相间隔 这种现象叫做波的干涉 所形成的图样叫做干涉图样 二 波的干涉 水波干涉图样 水波干涉俯视图样 2 产生干涉的必要条件 注意 虽然干涉是波的叠加的结果 但叠加未必都产生干涉现象 声波也能发生干涉 不仅水波和声波能发生一干涉 一切波都能发生干涉 干涉是波特有的现象 a两列波的频率相同 b两列波的传播方向相同 c两列波的相位差保持不变 3 两个相同波干涉图样加强点和减弱点的条件 p点是振动加强点的条件是 p点是振动减弱点的条件是 解释 设ac bp 当b波源产生波峰时 a波源也同时产生波峰 当b波的某一波峰恰传到p点时 a波同时产生的那一波峰刚传到c点 如果cp n 则a波传到p点的也恰好是一个波峰 则p点是波峰和波峰叠加 p点是振动加强点 如果cp 2n 1 2 则a波传到p点的是波谷 则p点是波峰和波谷叠加 p点是振动减弱点 3 两个相同波干涉图样加强点和减弱点的条件 如图a b是两个振动情况相同的波源 点p到a b距离分别是s1和s2 则 理解注意 1 稳定的干涉图样 振动加强区始终加强 振动减弱区始终减弱 2 若两列波的振幅a1 a2 a 则 振动加强区振幅为2a 振动减弱区振幅为0 若两列波的振幅a1 a2 振动加强区振幅为a1 a2 振动减弱区振幅a1 a2 3 同相位和反相位时 两波源连线的对称轴上加强区和减弱区不同 4 振动加强区位移不一定始终大于振动减弱区的位移 2 两列波发生了干涉现象 得到了干涉图样 则 a 振动加强的质点 始终处于最大位移处b 振动加强的质点的位移 有时会小于振动削弱的质点的位移c 波峰与波峰相遇处的质点 其振动始终加强d 波峰与波谷相遇处的质点 其振动始终削弱 bcd 课堂练习 3 如图所示 a b为两个完全相同的相干波源 它们产生的两列波在ab连线的中垂线上的p点相遇时 则 a p点振动始终加强b p点振动有时加强 有时减弱c p点位移始终等于振幅d p点位移有时为零 ad 课堂练习 4 如图所示表示两列相干水波的叠加情况 图中的实线表示波峰 虚线表示波谷 设两列波的振幅均为5cm 且图示的范围内振幅不变 波速和波长分别为1m s和0 5m c点是be连线的中点 下列说法中正确的是 a c e两点都保持静止不动b 图示时刻a b两点的竖直高度差为20cmc 图示时刻c点正处于平衡位置且向水面上运动d 从图示的时刻起经0 25s b点通过的路程为20cm bcd 课堂练习 波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射 三 波的衍射 在水槽里放两块挡板 中间留有一个狭缝 观察水波通过狭缝后的传播情况 保持水波的波长不变 改变狭缝的宽度 观察水波的传播情况有什么变化 实验模拟 水波传递中遇到与波长差不多尺寸的小孔时 水波传递中通过小孔时 相当于在小孔处衍生出一个新的与波源p类似的波源q 称为子波源 波源p 衍生波源q 1 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 2 衍射的实质 振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中 发生明显衍射现象的条件 思考 衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗 当孔或障碍物的尺寸过小时 由于衍射到后方的能量较弱 故衍射现象仍不明显 2 具体实例 1 声波的衍射 隔墙有耳 2 电磁波的衍射 收看电视 波的衍射实例 1 衍射是波特有的现象 一切波都能发生衍射 但要发生明显的衍射现象需要满足一定的条件 当不满足时 衍射现象虽然存在 但由于是不明显的衍射现象 不易被我们观察到 1 能试着解读 闻其声不见其人 中所包含的物理知识吗 2 在有些偏远的山区 收音机能收到清晰的声音信号 而电视机信号却不清晰 你能根据所学的物理知识给出一个合理的解释吗 思考与讨论 人耳所听声音频率范围 20hz 20000hz 人耳所听声音波长范围 17m 17mm 人眼所能看到的可见光波长的范围 400nm 700nm 5 在水波的衍射实验中 若打击水面的振子振动的频率是5hz 水波在水槽中传播速度是0 05m s 为观察到明显的衍射现象 小孔直径应为 a 10cmb