人教版选修3－4 12.4 波的衍射和干涉 课件（31张）.ppt

高中物理 选修3 4 人教版 12 4波的衍射和干涉 一 波的衍射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 想一想在日常生活中我们常遇到 闻其声不见其人 的现象 你能用学过的知识解释一下吗 答案声波的波长比较长 容易衍射 而光波波长短 不容易衍射 所以会有 闻其声不见其人 的现象 二 波的叠加几列波相遇时能够保持 继续传播 在它们重叠的区域里 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 各自的运动特征 同时 矢量和 三 波的干涉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 想一想在波的干涉中 振动加强的点和振动减弱的点的振动情况是怎样的 是不是振动减弱的点始终位于平衡位置不动 答案在波的干涉中 振动加强的点是指两列波在该点的振动方向始终相同 因而使该点以两列波的振幅之和作为新的振幅做简谐运动 而振动减弱的点是指两列波在该点的振动方向始终相反 因而使该点以两列波的振幅之差作为新的振幅做简谐运动 只有当两列波的振幅相等时 所形成的干涉中的振动减弱的点的振幅才为零 此时该点表现为始终处于平衡位置不动 一 对衍射现象的理解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 所以选项a c错 发生明显衍射是有条件的 当缝 孔或障碍物尺寸比波长小或差不多时 缝 孔或障碍物越小 越易发生明显衍射 b对 d对 答案bd 针对训练如图所示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 之间距离表示一个波长 则对于波经过孔之后的传播情况 下列描述正确的是 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 使波源频率增大 能更明显地观察到衍射现象 答案abc 二 对干涉现象的理解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 相差恒定 3 干涉图样及其特点 1 干涉图样 如图所示 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 4 振动加强点和减弱点 1 加强点 振动的振幅等于两列波振幅之和 a a1 a2 2 减弱点 振动的振幅等于两列波振幅之差 a a1 a2 例2 2014 大纲全国 18 两列振动方向相同 振幅分别为a1和a2的相干简谐横波相遇 下列说法正确的是 a 波峰与波谷相遇处质点的振幅为 a1 a2 b 波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为a1 a2c 波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移d 波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅 解析波峰与波谷相遇时 振幅相消 故实际振幅为 a1 a2 故选项a正确 波峰与波峰相遇处 质点的振幅最大 合振幅为a1 a2 但此处质点仍处于振动状态中 其位移随时间按正弦规律变化 故选项b错误 振动减弱点和加强点的位移随时间按正弦规律变化 选项c错误 波峰与波峰相遇时振动加强 波峰与波谷相遇时振动减弱 加强点的振幅大于减弱点的振幅 故选项d正确 答案ad 借题发挥不管是加强点 还是减弱点 还是一般位置的质点在振动时 其位移都在随时间做周期性变化 位移均可为0 例3 两列频率 振动方向 初始相位均相同的波s1 s2 在同一介质中传播时 某时刻t形成如图所示的干涉图样 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 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