《波的干涉、衍射》课件4

1.当几列波相遇时，质点的总位移等于各列波单独存在时所产生的振动位移的矢量和，这就是波的叠加原理。2频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔，位置保持不变。这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。产生干涉现象的必要条件之一是两列波的频率相同。,3当缝的宽度或障碍物的尺寸比波长小或与波长相差不多时，将发生明显的衍射现象，波发生衍射是无条件的，发生明显的衍射是有条件的。4当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的波的频率高于波源的频率，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率低于波源的频率。,自学教材,1波的叠加原理(1)波的独立传播特性：两列波在相遇后相互穿过，仍然保持各自的继续传播，彼此之间好像未曾相遇。,运动状态,(2)波的叠加原理：在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波在该处引起的振动位移的。,图251,单独存在时,矢量和,2波的干涉现象(1)实验及现象：实验：波源是固定在同一个振动棒上的两个小球，当振动棒带动两个小球振动时，将会产生振动和振动都相同的两列水波。现象：在振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间展开来的相对平静的区域和振动较强的区域，这两种区域的分布而且相互隔开。,方向,频率,固定,(2)现象解释：加强区：在某一时刻，两列波的同时到达某一点，该质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的。加强点形成的区域是加强区。减弱区：某一时刻，两列波的同时到达某一点，该质点振动的振幅等于两列波的，减弱点形成的区域是减弱区。若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零。,波峰(或波谷),振幅之和,波峰和波谷,振幅之差,(3)波的干涉：定义：频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终，另一些区域的质点振动始终，并且这两种区域相互间隔、保持不变，这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。,加强,减弱,位置,干涉图样波的中所形成的图样，如图252所示。,干涉,图252,干涉条件及实质：a条件：和振动方向相同的波。b实质：特殊条件下波的叠加。,频率,重点诠释,1波的干涉与波的叠加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，但干涉必须是满足一定条件的两列波叠加后形成的现象。2对稳定干涉图样的理解(1)稳定干涉图样的产生条件，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点，也形不成稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。,(2)稳定干涉图样的特征：加强区和减弱区的位置固定不变，且相互间隔。加强区始终加强，减弱区始终减弱。(3)明显的干涉图样：明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅相差不大。振幅越是接近，干涉图样越明显。,2对“加强区”和“减弱区”的理解(1)在波的干涉现象中，加强区是指该区域内质点的振幅A最大；减弱区是指该区域内质点的振幅A最小。设两个相干波源单独引起的振幅分别为A1和A2，则在振动加强区中质点振动的振幅为A1A2，在振动减弱区中质点振动的振幅为|A1A2|。不论加强区还是减弱区中的质点，都仍在其平衡位置附近振动，它们的振动位移仍随时间发生周期性变化。因此，某一时刻，加强区中质点振动的位移可能小于减弱区中质点振动的位移。若A1A2，则减弱区中质点的振幅为零，不振动。,(2)两个频率相同的同种波源，形成的干涉图样，以两波源为中心向外呈辐射状延伸，形成振动加强线和减弱线，而且加强线始终加强，加强线上各点都是加强点，加强点不是位移大，而是振动加强，加强线与减弱线是以两波源为焦点的一簇双曲线。(3)频率相同的两列波叠加时，产生稳定的干涉图样，振动加强区域和振动减弱区域的空间位置是不变的。,3振动加强点和减弱点的判断(1)从振幅判断：振幅为两列波的振幅之和的点为加强点，加强点连成的区域为加强区；振幅为两列波的振幅之差的点为减弱点，减弱点连成的区域为减弱区。,1(2011上海高考)两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图253所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则(),图253,A在两波相遇的区域中会产生干涉B在两波相遇的区域中不会产生干涉Ca点的振动始终加强Da点的振动始终减弱解析：由图可知，两列波的波长不相等，由vf，知f不相等。不满足波的干涉条件，故B正确。答案：B,自学教材,1定义波能够绕到传播的现象。2实验及现象(1)实验：在水槽里放两块挡板，挡板之间留一狭缝。保持波源的振动频率不变，改变缝的。保持缝的宽度不变，通过改变波源的振动频率来改变波长。,障碍物的后面,宽度,(2)现象：狭缝宽度远大于水波波长时：明显的衍射现象。当狭缝的宽度接近水波的波长时，水波在狭缝的边缘发生了。当狭缝的宽度更接近水波的波长时，水波通过狭缝后成为近似于点波源发出的球面波，衍射现象更加明显。3发生明显衍射的条件缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长或比波长，就能看到明显的衍射现象。4.一切波都能发生衍射，衍射是波现象,弯曲,没有,相差不多,小时,特有的,重点诠释,2干涉和衍射的对比,2利用发波水槽得到的水面波形如图254a、b所示，则(),图254,A图a、b均显示了波的干涉现象B图a、b均显示了波的衍射现象C图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象D图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象解析：图a中可以看出只有一条狭缝，水波发生明显的衍射；图b中有两个振源，有些区域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象。故D项正确。答案：D,例1如图255所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有(),图255,A该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱B该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强Ca质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的D再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱思路点拨(1)形成干涉图样的所有质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地随时间变化。(2)对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。,答案BC,1当两列水波发生干涉时，如果两列波的波谷在P点相遇，下列说法正确的是()A质点P的振幅最大B质点P的振动始终是加强的C质点P的位移始终最大D质点P的位移有时为零解析：由题意知，P是振动加强点，且始终振动加强，振幅最大，A对，B对。振动加强说明该区域振幅最大，质点的位移变化范围大，但并不能理解为加强点的位移始终最大，它的位移从0到最大做周期性变化，C错，D对。答案：ABD,例2如图256所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个狭缝，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻的波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则波经过狭缝之后的传播情况，下列描述中正确的是(),图256,A此时能观察到明显的衍射现象B如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象C挡板前后相邻波纹间距相等D如果狭缝的大小不变，使波源的频率增大，能更明显地观察到衍射现象思路点拨解答本题时应注意以下两点：(1)波发生明显衍射的条件。(2)波的频率、波速与波长的关系及其决定因素。,答案ABC,借题发挥(1)障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象。(2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射。,2.如图257所示，S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，