高中物理波的衍射和干涉

1、高中物理课件波的衍射和干涉第1页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四第2页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四第3页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四1知道什么是波的衍射现象，知道波发 生明显衍射现象的条件，知道衍射是 波特有的现象。2知道波的叠加原理，知道什么是波的 干涉现象和干涉图样，知道干涉现象 也是波所特有的现象。3了解波的衍射和干涉在生活中的应用， 感受物理与生活之间的联系。第4页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 1波的衍射 (1)定义：波可以绕过 继续传播的现象。 (2)实验及现象： 实验：在水槽里放两块

2、挡板，中间留一个 。 现象：障碍物狭缝第5页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 a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“ ”。 b狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时：水波 挡板后面继续传播。 (3)发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 ，或者比波长 时，才能观察到明显的衍射象。 关键一点波发生衍射是无条件的，而发生明显的衍射现象是有条件的。直线阴影区绕到相差不多更小第6页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 2波的叠加 (1)波的独立传播：两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的 ，继续传播。 (2

3、)波的叠加：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 。运动特征矢量和第7页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 3波的干涉 (1)实验及现象： 实验：波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆 地触动水面，形成两个波源，这两个波源发出的是频率相同、相位相同、 也相同的两列波。 现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条 的区域和 的区域，这两种区域在水面上的位置是稳定不变的。 周期性振动方向相对平静激烈振动第8页，共35页，2022年，5月20日，10点

4、7分，星期四 (2)现象解释： 加强点：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的 。 减弱点：在某些点两列波引起的振动始终削弱，质点振动的振幅等于两列波的 ，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于 ，水面保持平静。振幅之和振幅之差零第9页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 (3)干涉定义： 相同的两列波叠加，使某些区域的振幅 、某些区域的振幅 的现象。 (4)干涉图样：波的干涉中所形成的图样。 (5)干涉条件：两波的 相同，两波源的相位差必须 。 (6)一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。 关键一点在波的干涉现象中，波的加强点的振幅大

5、，但位移并不一定大。频率加大减小频率保持不变第10页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四1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解析：选项A、D所述的现象均为声音的反射现象，所以A、D错误；选项C所述的现象为波的反射，而不是波的衍射。答案：B第11页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四答案：D第12页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四3利用发波水槽得到的水面波形如图1241所示，则()图1241第13页，共35页，2022年，5月2

6、0日，10点7分，星期四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，穿过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第14页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四4如图1242所示，波长相同的水波 通过宽度不同的孔，在图甲中发生了 明显的_现象，这是因为_ _ 的缘故；在图乙中，孔后面的水 波在连接波源和孔边的两条直线所限制 的区域里 传播，这是因为_的缘故。答案：衍射孔的

7、尺寸与波长差不多或比波长小孔的尺寸比波长大得多图1242第15页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四第16页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 (1)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。 (2)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。 (3)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。第17页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 1如图12

8、43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。则波经过孔之后的传播情况，下列的描述中正确的是 ()图1243第18页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 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现象 审题指导解答本题时应注意以下两个方面： (1)发生明显衍射的条件； (2)由图分析孔的大小和波长的关系。 第19页，共35页，2022年，5月2

9、0日，10点7分，星期四 解析从题图中看出，水波波长跟小孔尺寸相差不大，此时能明显观察到波的衍射现象，如果孔AB扩大到比波长大得多，就不能产生明显的衍射现象，所以A、C均正确。波绕过障碍物后发生衍射现象时，波的特征并未发生改变，即波的波长、频率和波速不改变，故B选项正确。当波的频率增大，波速不变时，波长v/f变小，衍射现象就越不明显，故D选项错误。 答案ABC第20页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 (1)障碍物的尺寸的大小与波长大小的关系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

10、能量很弱，也很难观察到波的衍射。第21页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 (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)稳定干涉图样的产生是有条件的，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。因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。第22页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 (3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，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差别不大。振幅越

11、是接近，干涉图样越明显。 (4)振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅可为0)，但其位移随时间发生变化。第23页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四(5)干涉图样及其特征：干涉的示意图如图1244所示。图1244第24页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 特征： a加强区和减弱区的位置固定不变。 b 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)。 c加强区与减弱区互相间隔。第25页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 名师点睛 (1)振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波

12、峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移也为零。只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈。 (2)振动减弱点的振动始终减弱，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。第26页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 2如图1245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()图1245第27页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 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

13、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第28页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 审题指导 (1)波的干涉中波峰与波峰相遇的点为加强点，波峰与波谷相遇的点为减弱点。 (2)振动加强区上的点都是振动加强点，振动减弱区上的点都是振动减弱点。 (3)加强点始终加强，减弱点始终减弱。 (4)各质点在平衡位置两侧做周期性振动。第29页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 解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

14、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点位于加强点的连线上，仍为加强点。f点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第30页，共35页，2022年，5月20日，10点7分，星期四 振动加强点与振动减弱点的判断方法： (1)振动加强点和振动减弱点的理解：不能认为振动加强点的位移始终最大，振动减弱点的位移始终最小，而应该是振幅增大的点为振