高中物理 2.3 波的干涉和衍射同步课件 鲁科版选修34.ppt

第3节波的干涉和衍射,1知道波在叠加时振动位移等于各列波分别引起的位移的叠加2知道叠加后振动位移增大的点3知道叠加后振动位移减小的点4能用产生波的干涉的条件判断一些实际问题5知道波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射6知道小孔的尺寸与波长差不多时，衍射十分明显.,一、波的叠加波的独立传播特性：两列波相遇后，每列波仍像相遇前一样，各自原来的，继续向前传播，这就是波的独立性提醒某空间不管有多少波相遇，对任一列波的传播来说，其他波就像不存在一样,保持,波形,波的叠加：在两列波重叠的区域里，任何一个质点参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的,同时,矢量和,二、波的干涉定义：相同的两列波叠加，使某些区域的振动，某些区域的振动，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉波的干涉图样：波的干涉现象中形成的干涉条件：产生干涉的必要条件是两列波性质相同且相同,频率,加强,减弱,图样,频率,三、波的衍射定义：波障碍物继续传播的现象实验及现象(1)实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留个(2)现象狭缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿传播一样，挡板后面产生一个狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时：波挡板后面继续传播,绕过,狭缝,直线,阴影区,绕到,发生明显衍射的条件缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长，或者都能发生衍射，衍射是波的现象“闻其声而不见其人”是的衍射现象,相差不多,比波长更小,一切波,声波,特有,一、对衍射现象的理解衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射凡能发生衍射现象的就是波波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，波长较长的波容易发生明显的衍射现象波传到小孔(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,特别提醒(1)障碍物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，波长越长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,二、对干涉现象的理解干涉现象频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅增大、某些区域的振幅减小，这种现象叫波的干涉，形成的图样常常叫做波的干涉图样如图231所示,图231波的干涉示意图,对干涉图样特点的三点说明(1)加强区和减弱区的位置固定不变(2)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)(3)加强区与减弱区互相间隔,对振动加强点和减弱点的解释(1)振动加强点设波源s1、s2在质点a引起的振幅分别为a1、a2，以图232中a点波峰与波峰相遇时计时，波源s1、s2分别引起质点a振动的图象如图232甲、乙所示，当两列波重叠时，质点a同时参与两个振动，合振动图象如图232丙所示,图232,(2)振动减弱点如图231所示，以波源s1、s2分别将波峰、波谷传到b点时开始计时，波源s1、s2分别引起质点b振动的图象如图233甲、乙所示，当两列波重叠时，质点b同时参与两个振动，合振动图象如图233丙所示,图233,三、波的衍射现象和干涉现象的比较波的衍射现象和干涉现象都是波特有的现象，现将他们联系与区别列在下表中.,【典例1】如图234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(),波的衍射,图234,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,借题发挥波发生明显衍射的条件是由缝、孔的宽度或障碍物的尺寸和波长的对比关系决定的，相对缝、孔的宽度或障碍物的尺寸来说，波长越大，波的衍射现象就越明显,【变式1】(2012湖南衡阳联考)在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子的振动频率是5hz，水波在水槽中的传播速度为0.05m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔直径d应为()a10cmb5cmcd1cmdd1cm,答案d,【典例2】在同一介质中两列频率相同，振动步调一致的横波互相叠加，则(),波的干涉现象,答案acd,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.,【变式2】图235所示是水波干涉的示意图，s1、s2是两波源，a、d、b三点在一条直线上，两波源的频率相同，振幅相等，则下列说法正确的是(),图235,aa点一会儿在波峰，一会儿在波谷ba点始终在波峰cb点始终在波谷d经半个周期后，原来处于波峰的点将位于波谷，原来处于波谷的点将位于波峰,解析在波的干涉中，振动加强区域里的质点总在自己的平衡位置两侧做简谐振动，只是质点的振幅较大，为a1a2.本题中由于a1a2，故振动减弱区的质点并不振动，而此时a点是波峰与波峰相遇，是加强点，b点是波谷与波谷相遇，是加强点，又a、d、b三点在一条振动加强线上，这条线上任一点的振动都是加强的，故此三点都为加强点，故此三点都是一会儿在波峰，一会儿在波谷答案ad,【典例3】如图236所示，在直线pq的垂线om上有a、b两个声源，a、b分别距o点6m和1m，两个声源同时不断向外发出波长都为2m的完全相同的声波，在直线pq上从到的范围内听不到声音的区域共有多少个？,加强点和减弱点的判断,图236,答案5个,图237,ab点的振动总是最强，a、c两点的振动总是最弱bb点的振动总是最弱，a、c两点的振动总是最强ca、b、c三点的振动都总是最强da、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱,答案c,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,波的衍射,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,2利用水波槽得到的水面波形如图238(a、b)所示，则(),波的干涉现象,图238,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,解析题图a中可以看出只有一条狭缝，水波穿过发生明显的衍射；题图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,3.图239为声波干涉演示仪的原理图，两个u形管a和b套在一起，a管两侧各有一小孔，声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率_的波当声波分别通过a、b传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的