高二物理选修3 4机械波第五讲波衍射和干涉

波的衍射和干涉讲师：樊社来课标解读1．理解什么是波的衍射现象，理解波发生明显衍射的条件；2．知道波的叠加原理，知道什么是波的干涉现象，理解干涉图样的特点；3．知道知道衍射和干涉是波特有的现象.课标解读知识精讲定义波可以

绕过障碍

继续传播，这种现象叫做波的衍射．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

相差不多

或者比波长

更小

时，才能观察到明显的衍射现象．一切波都能发生衍射

，

衍射是波特有的现象．2.1

波的衍射说明：1.

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．声波的波长比较长，容易发生衍射，能绕过一般的障碍物，而光波波长很短，不容易发生衍射现象，故生活中常常是听到人的声音而看不到人．位移的

．（1）波的叠加原理①波的独立传播：几列波相遇时能够

保持各自的运动特征，继续传播．即各自的波长、频率等保持不变

．②波的叠加：在几列波重叠的区域里，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矢量和2.2

波的干涉幅 的区域相互间隔，这种现象叫波的干涉，所形成的图样．（2）波的干涉①定义：

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

，而且振幅

增大

的区域和振减小叫做干涉图样②干涉条件：两列波的频率必须

相同

；两个波源的相位差必须

保持不变

．③一切波都能发生干涉，干涉是波

特有

的现象．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、振动方向在同一直线上、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．说明：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干涉条件外，还必须满足两列波振幅差别不大．振幅越是接近，干涉图样越明显．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，振幅小）．但其位移随时间发生变化．.振动加强的点的振动总是加强，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，有的时刻位移也为零．只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈．.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．能力突破例1．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

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，下列描述中正确的是（

）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【解析】根据波有明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多．从图中可看出孔AB

的尺寸小于一个波长，所以此时明显地观察到衍射现象，

A

正确；因为穿过挡板小孔后的波速不变，频率相同，所以波长也相同，B

正确；若将孔AB

扩大，将可能不满足明显衍射现象的条件，就有可能观察不到明显的衍射现象，C

正确；若将波源频率增大，由于波速不变，所以波长变小，将可能不满足明显衍射现象的条件，也有可能观察不到明显的衍射现象，D

错误．【答案】ABC【解析】选项A、B

中小孔宽度远大于波长，衍射现象不明显，故A

错，

B对；选项C、D中小孔宽度远小于波长，衍射现象明显，但穿过小孔后，波速和频率不变，波长应不变，故C

对，D

错．BC能发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多，障碍物或孔的尺寸越小，波长越长，衍射越明显；水波和声波是常见的两种机械波，可用来理解机械波的各种特性.规律方法技巧【解析】a

点是波谷和波谷相遇的点，c

是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而b、d

两点是波峰和波谷相遇的点，都是振动减弱的点，选项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，选项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，选项C错误．因形成干涉图样的质点都在不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，选项D

正确．【答案】AD【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A1＋A2.本题中由于A1＝A2，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，B点是波谷与波谷相遇，都是加强点，又因为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，且都是一会儿在波峰，一会儿在波谷．而C

点是波峰与波谷相遇点，是减弱点，不振动．【答案】ABD3.3

振动加强点和减弱点的判断【规范解答】在图示时刻，各点的合位移均为零，此时波形是与x

轴重合的一条直线．对于4、8

两点，两列波反向传播使这两点振动情况总相同，振幅变为原来的两倍；而2、6

两点，两列波反向传播使得这两点一直处于平衡位置，振幅为零；其余各点的振幅均在0～2A

之间．【答案】4、8

2、6判断振动加强和减弱的常用方法1.条件判断法振动频率相同、振动步调完全相同的两波源的波叠加时，设某点到两波源的距离差为Δr.（1）当Δr＝k·λ(k＝0，1，2，…)时为加强点．（2）当Δr＝(2k＋1)·λ/2时为减弱点(k＝0，1，2，…)．若两波源振动步调相反，则上述结论相反．规律方法技巧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；若某点总是波峰与