波的衍射和干涉PPT课件

.,1,第十二章机械波,4波的衍射和干涉,.,2,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,.,3,波的衍射,现象：水波绕过小孔继续传播,.,4,一、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,.,5,二、发生明显衍射现象的条件,.,6,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,.,7,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：,.,8,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。,.,9,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,.,10,3.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,.,11,4.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,.,12,5.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。,（一）波的叠加,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。,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,（二）波的干涉,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。,(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.,(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,（3）干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。,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,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,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.,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,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