五、波的干涉、衍射.ppt

五、波的干涉、衍射,学习目标,1知道什么是波的衍射。2知道波发生明显衍射的条件。3知道衍射是波所特有的现象。4、知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的特点5、知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象，知道干涉现象是波特有的现象6、通过观察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，认识波的干涉条件及干涉现象的特征重点：1.波的衍射现象。2.波能够产生明显衍射的条件。3、波的叠加及发生波的干涉的条件难点：1、产生明显衍射现象的条件的理解。2、对稳定的波的干涉图样的理解,自主学习,一、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单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和这就是波的叠加原理，如图1所示,图1,二、波的干涉现象1定义：振动_，步调一致的两列波叠加，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_、_，这种稳定的叠加现象叫做波的干涉_叫做干涉图样2产生干涉的必要条件是：两列波的_一定相同，而且两波源振动步调一致,频率相同,加强,减弱,相互间隔,位置保持不变,形成的图样,频率,三、波的衍射现象1定义：波能够绕到_的后面传播的现象，叫做波的衍射2发生明显的衍射现象的条件当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸大小与波长_或比波长_时，就能观察到明显的衍射现象四、多普勒效应及其应用1多普勒效应指由于观测者与波源之间有_，观测者得到的频率与波源频率不同的现象，它是_年奥地利物理学家_首先发现的,障碍物,相差不多,小,相对运动,1842,多普勒,一、波的叠加原理,1、波的独立传播原理：,几列波相遇后能够保持各自的运动状态，继续传播，这一原理叫做波的独立传播原理。,2、波的叠加原理：,在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和。,要点突破,说明：波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是多个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。,加强,两列同相波叠加，振动加强，振幅增大。,减弱,两列反相波叠加，振动减弱，振幅减小。,二、波的干涉现象,1、波的干涉：,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，并且这两种区域相互间隔、位置保持不变，这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。,2、干涉图样：波产生干涉会形成一种加强和减弱相间隔的图样。,特征：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,3、两列波干涉的条件：,两列同类波的频率相同。振动方向一致（同类波）。相位差恒定。,说明：,1、干涉是波特有的现象，一切波只要满足一定条件都能发生干涉现象。能发生干涉现象的波源叫相干波源。,2、干涉现象中那些总是振动加强的点或者振动减弱的点是建立在两波源产生的机械波波长相同，也就是频率相同的前提下。,3、如果两列频率相同而相差不恒定的波叠加，或者两列频率不同的波叠加得到的图样都是不稳定的，而波的干涉指波叠加中的一个特例，即产生稳定的叠加图样。,4、如果两列波频率相同，但振幅相差很大，将不会有明显的干涉现象。因为振动加强区域与振动减弱区域都在振动，振幅差别不大。,振动加强点和减弱点的判断方法：,（1）条件判断法,振动情况完全相同的两波源叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为x。若两波源振动步调相同即相差为零：,当x=k(k=0、1、2)时为加强点,当x=（2k+1）/2(k=0、1、2)时为减弱点,若两波源振动步调相反，即相差为，则上述结论相反。,（2）现象判断法,若某点总是波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇，该点为加强点、若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点。,若某点是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播1/4个T，看该点是波峰和波峰（波谷和波谷）相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判断该点是加强点还是减弱点。,对波的干涉现象的理解,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、振动加强点和振动减弱点始终以振源的频率振动，其位移随时间发生变化。,3、振动加强点是振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移为零。只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈。,4、振动减弱点的振动始终减弱，它位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差。如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止的，并不振动。,三、波的衍射现象,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。隔墙有耳,1、波的衍射：波能绕过障碍物继续传播的现象，叫做波的衍射。,2、波发生的明显衍射现象条件是，障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长差不多。,说明：,1、衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象。只有明显与不明显的差异。,2、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。一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象。,3、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。,4、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。,即时突破，小试牛刀1.关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是()A两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零D两列频率相同的波相遇时，振动加强点的位移总是比振动减弱点的位移大,C,解析：选C.根据波的叠加原理，只要两列波相遇，就会叠加，所以A错；两列频率相同的波相遇时，振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点，所以B错；振动加强的点仅是振幅加大，但仍在其平衡位置附近振动，也一定有位移为零的时刻，所以C正确，D错,2.下列关于波的衍射的说法正确的是()A衍射是一切波特有的现象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声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大,ABD,解析：选ABD.衍射是一切波特有的现象，所以选项A对C错；发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项B是正确的；声波的波长在1.7cm到17m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易发生衍射现象，所以选项D也是正确的,3、如图所示表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(),Aa、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱Be、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰,AD,【精讲精析】波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着但要注意，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a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确e位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确【答案】AD,【方法总结】(1)先找振动加强点和振动减弱点：根据波峰与波峰(或波谷与波谷)