波的衍射和干涉.ppt

第十二章机械波 4波的衍射和干涉 1 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 2 波的衍射 现象 水波绕过小孔继续传播 3 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 4 二 发生明显衍射现象的条件 5 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 6 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 7 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 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 8 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 当障碍物的尺寸与波长相差不多时 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 BD B 9 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 AEFG 10 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 11 5 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意图 情况中水波的频率最大 情况中水波的频率最小 12 一 波的叠加 13 叠加原理 几列波相遇时能够保持各自的运动状态 继续传播 在它们重叠的区域里 介质的质点同时参与这几列波引起的振动 质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和 波具有独立性 14 练习1 1 从一条弦线的两端 各发生一如图甲所示的横脉冲 它们均沿弦线传播 速度相等 传播方向相反 在它们传播的过程中 可能出现的脉冲波形是图乙中的 图甲 图乙 ABD 15 二 波的干涉 16 1 波的干涉 1 概念 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 而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做的干涉 17 2 干涉的解释 加强点如果在某一时刻 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 波谷和波谷相遇时 质点的位移最大 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 18 2 干涉的解释 减弱点如果在某一时刻 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 两列波引起的振动始终是减弱的 质点振动的振幅等于两列波的振幅之差 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 19 3 干涉图样 由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样 20 21 注意 1 振动加强的区域振动始终加强 振动减弱的区域振动始终减弱 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 因为位移是在时刻变化的 22 若两个波源的振动频率和振动步调相同 1 加强点与两个波源的距离差 r r2 r1 K k 0 1 2 3 2 减弱点与两个波源的距离 r r2 r1 2k 1 2 k 0 1 2 3 4 加强点和减弱点满足的条件 23 练习2 2 如图中s1和s2是两个相干波源 以s1和s2为圆心的两组同心圆弧分别表示在同一时刻两列波的波峰和波谷 实线表示波峰 虚线表示波谷 a b c三点中 振动加强的点是 振动减弱的点是 再过1 2周期 振动加强的点是 振动减弱的点是 24 2 产生干涉的条件 1 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 2 产生干涉的条件 两列波的频率必须相同 注 只要满足条件 一切波都能发生干涉现象 干涉和衍射一样都是波特有的现象 25 练习3 关于两列波的稳定干涉现象 下列说法正确的是 A 任意两列波都能产生稳定干涉现象B 发生稳定干涉现象的两列波 它们的