迈克尔逊干涉仪调整和使用(完整版)实用资料

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迈克尔逊干涉仪的调整和使用迈克尔逊干涉仪调整和使用（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）一、教学目的(1了解迈克尔逊干涉仪的原理结构,学习调节和使用方法。(2观察等倾,等厚干涉现象。(3测量He-Ne激光波长。二、教学重点(1迈克尔逊干涉仪的原理和结构(2迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法(3迈克尔逊干涉仪的应用三、课堂提问(1什么是非定域干涉?(2迈克尔逊干涉仪是怎样实现非定域干涉的?(3非定域干涉条纹和牛顿环的相同和不同之处是什么?四、实验仪器补偿板微调手轮He-Ne激光器迈克尔逊干涉仪分光板固定反射镜移动反射镜粗调手轮光阑孔观察屏读数窗五、实验原理图1是迈克尔逊干涉仪的光路原理图。光源上一点发出的光线射到半透明层K上被分为两部分光线“1”和“2”。光线“2”射到M2上被反射回来后,透过G1到达E处;光线“1”透过G2射到M1,被M1反射回来后再透过G2射到K上,反射到达E处。这两条光线是由一条光线分出来的,故它们是相干光。光线“1”也可看作是从M1在半透明层中的虚像M1ˊ反射来的。在研究干涉时,M1ˊ与M1是等效的。调整迈克尔逊干涉仪,使之产生的干涉现象可以等效为M1ˊ与M2之间的空气薄膜产生的薄膜干涉。用凸透镜会聚的激光束是一个很好的点光源,它向空间发射球面波,从反射后可看成由两个光源发出的(见图2,至屏的距离分别为点光源S从反射至屏的光程,21MM和21SS和′(21SS或(1211GMMG和或和21SS和′的距离为M1ˊ和M2之间距离的二倍,d图2非定域干涉M1图1迈克尔逊干涉仪即2d。虚光源发出的球面波在它们相遇的空间处处相干,这种干涉是非定域干涉。如果把屏垂直于21SS和′21SS和′的连线放置,则我们可以看到一组同心圆,圆心就是连线与屏的交点。如图2,由到屏上的任一点A,两光线的程差21SS和′21SS′L可得:δcos2dL=(1由式(1可知:(1当0=δ时程差最大,即圆心E点所对应的干涉级别最高。当移动的距离增大时,圆心干涉级数越来越高,我们就可以看到圆条纹一个21MMd一个从中心“冒”出来,反之当d减小时,圆条纹一个一个地向中心“缩”进去。每当“冒”出或“缩”进一条条纹时,就增加或减小d2λ,所以测出“冒出”或“缩进”的条纹数目,由已知波长NΔλ就可求得移动的距离,这就是利用干涉测长法;反之,若已知移动的距离,则就可求得波长,它们的关系为:1M1M2λNdΔ=Δ(2即NdΔΔ=2λ(3(2增大时,程差dL每改变一个波长λ所需的δ的变化值减小,即两亮环(或两暗环之间的间隔变小。看上去条纹变细变密。反之减小,条纹变粗变稀。d六、实验步骤1.仪器的调节(1使He-Ne激光束大致垂直于M1,即调节He-Ne激光器高低左右位置,使反射回来的光束按原路返回。(2装上观察屏E,可看到分别由M1和M2反射至屏的两排光点,每排四个光点,中间两个比较亮,旁边两个比较暗。调节M1和M2背面的三个螺钉,使两排光点一一重合,这时M1与M2大致互相垂直。(3用He-Ne激光器照在G1上,此时一般在屏上会出现干涉条纹,再调节细调拉簧微动螺钉,使能看到位置适中、清晰的圆环状非定域干涉条纹。观察条纹变化。转动粗调手轮,可看到条纹的“冒出”或“缩进”。判别M1ˊM2之间的距离d是变大还是变小。2.测量He-Ne激光波长仔细转动微调鼓轮,使条纹的变化处于“缩进”,当圆形条纹中间的一条缩为一暗点时,记录读数d;再向同一方向转动微调鼓轮,同时读取条纹变化的数目,每次数到50记录一次读数,共测量10组数据。每次测量时,也都使中间的一条暗纹刚好缩为一暗点时,再记录读数。应用逐差法加以处理,求出每冒出Δk条条纹时所对应的Δd的值,代入式(3计算λ,写出结果表达式。七、数据记录nm50=仪Δ八、数据处理:(1求λ。NdΔΔ=2λ(2求λΔ。15(512−Δ−Δ=∑=ΔiidddS22仪Δ+=ΔΔdSλ=λE结果表达式:λλλΔ±=九、注意事项:1.转动微动鼓轮时,手轮随着转动,但转动手轮时,鼓轮并不随着转动。因此在读数前应先调整零点,方法如下;将鼓轮15沿某一方向(例如顺时针方向旋转至零,然后以同方向转动手轮13使之对齐某一刻度。这以后,在测量时只能仍以同方向转动鼓轮使C镜移动,这样才能使手轮与鼓轮二者读数相互配合。2.为了使测量结果正确,必须避免引入空程,也就是说,在调整好零点以后,应将鼓轮按原方向转几圈,直到干涉条纹开始移动以后,才可开始读数测量。为了消除螺距差(空程差,调节中,粗调手轮和微调鼓轮要向同一方向转动;测量读数时,微调鼓轮也要向一个方向转动,中途不得倒退。这里所谓“同一方向”,是指始终顺时针,或始终逆时针旋转。,G,M3.迈克耳逊干涉仪是精密的光学仪器,必须小心爱护。G121,M2的表面不能用手触摸,不能任意擦揩,表面不清洁时应请指导老师处理。实验操作前,对各个螺丝的作用及调节方法,一定要弄清楚,然后才能动手操作。调节时动作一定要轻缓。4.测量调节中,有时会出现“空转”现象,即转动微调鼓轮而干涉图像不变的情况,这是由于微调鼓轮和粗调手轮没有同步,没有带动反射镜M2(动镜移动所致。此时,将粗调手轮转动一下,再向同一方向转动微调鼓轮即可。5.做本实验时,要特别注意保持安静,不得大声喧哗,不得随意离开座位来回走动,以免引起振动影响本人及其他同学实验。十、思考题:1迈克尔逊干涉仪中的G1和G2各起什么作用?提示:G分光,产生两束频率相同、振动方向相同、初相位相同的相干光;G起补偿作用,补偿第一束12光线因在G1板中往返两次所多走的光程,使干涉仪对不同波长的光可同时满足等光程的要求。2在迈克尔逊干涉仪的一臂中,垂直插入折射率为1.45的透明薄膜,此时视场中观察到15个条纹移动,若所用照明光波长为500nm,求该薄膜的厚度。dnn(20−=Δδ提示:垂直插入折射率n=1.45的透明薄膜后,光程差改变:,这个改变与移动的条纹以及波长关系:(20nnkd−⋅Δ=λλδk=λδ⋅Δ=Δk。,,所以:3为什么M1和M2没有严格垂直时,眼睛移动干涉条纹会“冒出”或“缩入”?提示:若M1和M2严格垂直,眼睛上下左右移动时,M1,和M2之间的距离d不变,即其光程差固定不变,图形稳定,不会看到“冒出”或“缩入”现象。若M和M没有严格垂直,则M和M,1212之间每一处的距离d是不相同的,自然眼睛移动的时候,就会因为d的相对变化引起光程差的改变,故而会看到干涉条纹“冒出”或“缩入”。移液管和吸量管教学要点：移液管和吸量管的使用方法一、移液管和吸量管的规格吸管分无分度吸管（移液管）、分度吸管（吸量管）两种。无分度吸管常称移液管，有l、2、5、10、25、50、l00（ml）等规格。分度吸管通称吸量管，有0.1、0.5、1、2、5、10、25（ml）等规格，且刻有0.1-0.001（ml）的分度值，如图所示二、移液管和吸量管的用途移液管和吸量管都是用于准确移取一定体积溶液的量出式玻璃量器（量器上标有“Ex”字）。移液管只能量取某一定量的液体；吸量管是具有分刻度的玻璃管，可用于移取非固定量的溶液，一般只用于量取小体积的溶液，并可精确到0.01毫升。三、移液管和吸量管的使用方法1.洗涤。使用前，将吸管依次用洗液、自来水、蒸馏水洗涤干净。2.润洗。用滤纸将吸管下端内外的水吸净，用少量要移取的溶液，润洗内壁2~3次，以保证移取的溶液浓度不变。3.吸液。一般用右手的大拇指和中指拿住颈标线上方的玻璃管，将下端插至溶液液面下1~2cm的深度（太深会使管外沾附溶液过多，影响溶液体积的准确性；太浅会产生空吸），左手拿洗耳球，先把球内空气压出，尖端插在移液管顶口，慢慢松开洗耳球使溶液吸入管内。当液面升高到刻度以上时移去洗耳球，迅速用右手食指按住管口，将移液管提离液面，然后稍松食指，使液面下降，直到溶液的弯月面与标线相切，立刻用食指压紧管口。4.放液。将接受容器稍倾斜，小心地把移液管移入容器中，保持移液管垂直，管尖与容器内壁接触。松开食指，让溶液自然地沿器壁流下，流完后再等待10-15s，取出移液管。吸量管吸取溶液的方法与移液管相似，不同之处在于吸量管能吸取不同体积的液体。一般情况下切勿把残留在管尖内的溶液吹出，因为在校正移液管时，已考虑了所保留的溶液体积，并未将这部分液体体积计算在内。但刻有“吹”字的，使用时必须将管尖内的溶液吹出，不允许保留。如图所示移液管使用后，应洗净放在移液管架上。移液管和吸量管都不能放在烘箱中烘烤，以免引起容积变化而影响测量的准确度。吸管移液管的取用、放出液体操作《波的干涉》教案【教材分析】波的干涉是波的叠加现象，所以对波的叠加现象的理解是认识波的干涉现象的基础.教材首先讲了波的叠加现象，即两列波相遇而发生叠加时，对某一质点而言，它每一时刻振动的总位移，都等于该时刻两列波在该质点引起的位移的矢量和.在学生理解波的叠加的基础上，再进一步说明在特殊情况下，即当两列波的频率相同时，叠加的结果就会出现稳定的图样，即某些点两列波引起的振动始终加强，某些点两列波引起的振动始终减弱，并且加强点与减弱点相互间隔，这就是干涉现象.【学情分析】学生已经知道1.波源、波长、频率、振幅、周期、波速等概念。2波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件。这为学习波的干涉奠定了基础。对于波的干涉现象的理解，需要一定的空间想像能力，对学生来说要求比较高，可借助图片、视频、计算机模拟来尽可能使学生形象、直观地理解波的叠加原理和波的干涉现象.而且在对波的干涉图样中振动加强点和减弱点的认识上，学生较容易产生错误的认识，如何通过利用电脑动画模拟和其它办法搞清问题，这将是本课的难点。【教学目标】一.知识与技能1.知道波的叠加原理.2.知道什么是波的干涉现象、干涉图样和产生干涉现象的干涉条件.3.知道干涉现象也是波特有的现象.二.过程与方法1．分析相向传播的两列波的传播过程，尤其是相遇区域的质点的振动情况，从中得出波的叠加原理。2．通过对波的干涉图样的分析，知道振动加强区域和振动减弱区域的特点，从而加深对干涉现象的理解。3.通过实验和电脑动画，培养学生的空间想象能力并解决本课的重难点.三.情感态度与价值观1.通过学习波的叠加原理，使学生认识到事物之间的普遍联系2.通过共同分析，得出结论，培养学生科学探究能力，用科学的眼光认识世界，树立良好的世界观、价值观，以及培养学生辩证唯物主义的思想和实事求是的精神。3.培养观察、分析、归纳和空间想象的能力。4.学习将三维空间运动转化为二维平面运动进行分析的思维方法5.学习在动态变化中抓住瞬间状态进行分析的思维方法【教学重点】：波的叠加原理和波的干涉现象.解决的办法是利用创设的物理情景和多媒体教学。【教学难点】：波的干涉现象中加强点和减弱点的位移和振幅的区别.解决的办法是利用多媒体教学。【教学方法】：实验法、电教法、讲授法【教学用具】：长绳，实物投影仪，多媒体课件，波的干涉实验仪（发波水槽）.【教学用时】：1课时教学过程［投影复习思考题］1.什么叫波的衍射？2.产生明显衍射的条件是什么？学生答：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射.只有缝、孔的宽度和障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能产生明显的衍射现象.教师：波的衍射是研究一个波源发出波的情况，那么两列或两列以上的波在同一介质中传播，又会发生什么情况呢？一、引入创设教学情境1：古时，有两个武林高手，狭路相逢，打斗过程中两人同时抓住一根结实的长鞭，并都想通过用抖动的方式发波去击倒对方(假设波所具有的能量足够大)，其中有一位想先抵消对方的波后再发波去打到对方，请问这样行吗？最后双方会怎样？师：现场请一个学生上来和我一起演示。师：让我们带着这个问题，一起来学习一个新的内容。二、新课教学(一)波的叠加原理［演示］取一根长绳，两位同学在这根水平长绳的两端分别向上抖动一下，学生观察现象.事实上绳波实验是不容易操作的，而且瞬间完成学生观察并不清楚。分析时主要要借助电脑多媒体动画［学生叙述现象］现象一：抖动一下后，看到有两个凸起状态的波在绳上相向传播.现象二：两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形跟相遇前一样.［设问］把两滴水滴在水面上就有两列水波在传播，两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，都改变原来的运动状态呢？［投影］两滴水滴在水面上的情况。［教师小结］两列波相遇后，每列波都像相遇前一样，保持各自原来的波形，继续向前传播，这是波的独立传播特性.［用多媒体模拟绳波相遇前和相遇后的波形］［教师］刚才，通过实验，我们知道了两列波在相遇前后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响，那么在两列波相遇的区域里情况又如何呢？［多媒体模拟绳波相遇区的情况］［教师总结］在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和.当两列波在同一直线上振动时，这两种位移的矢量和简化为代数和，这叫做波的叠加原理.（与创设教学情境1呼应）想抵消对方的波是不可能的，他们只能是两败俱伤。同时注意，码头上的缆绳是不能乱摸的，有时真的会伤人。又顺带提一句，以后大家要学的电磁波和光波的传播也是独立的。［强化训练］两列振动方向相同和振动方向相反的波叠加，振幅如何变化？振动加强还是减弱？学生讨论后得到：两列振动方向相同的波叠加，振动加强，振幅增大.两列振动方向相反的波叠加，振动减弱，振幅减小.(二)波的干涉创设教学情境2：救救我们可爱的小蚂蚁。在一水面上，有两个频率相同的水波源，有一只小蚂蚁被困在其中，你能给它找到一条安全的逃生出路吗？［实物投影演示］把两根金属丝固定在同一个振动片上，当振动片振动时，两根金属丝周期性地触动水面，形成两个波源，观察在两列波相遇重叠的区域里出现的现象.［教师说明］由于这两列波是由同一个振动片引起的，所以这两个波源的振动频率和振动步调相同.［学生叙述现象］在振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开.［用多媒体展示课本水波的干涉图样及波的干涉的示意图］［教师］为什么会出现这种现象呢？结合课本图10-22进行分析：对于图中的a点：设波源S1、S2在质点a引起的振幅分别为A1和A2，以图中a点波峰与波峰相遇时刻计时波源S1、S2引起a质点的振动图象如下图甲、乙所示，当两列波重叠时，质点A同时参与两个振动，合振动图象如图丙所示：从图中可看出：对于a点，在t=0时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，也就是说：在a点，两列波引起的振幅都等于两列波的振幅之和，即a点始终是振动加强点.说明的几个问题：1.从波源S1、S2发出的两列波传到振动加强的点a振动步调是一致的，引起质点a的振动方向是一致的，振幅为A=A1+A2.2.振动加强的质点a并不是始终处于波峰或波谷，它仍然在平衡位置附近振动，只是振幅最大，等于两列波的振幅之和.那么，振动减弱的点又是如何形成的呢？以波源S1、S2分别将波峰、波谷传给减弱点(例如b点)时刻开始计时，波源S1、S2分别引起质点b振动的图象如图甲、乙所示，当两列波重叠后，质点b同时参与两个振动，合振动图象如图丙所示.在b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合振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差.说明的几个问题：1.从波源S1、S2发出的两列波传到b点时引起b点的振动方向相反，振幅为A=|A1-A2|.2.振动减弱的质点b并不是一定不振动，只是振幅最小，等于两列波的振幅之差.［学生阅读课文相关内容］与创设教学情境2呼应：现在你能给小蚂蚁找到一条安全的出路了吗？［强化训练］1.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.答案1.解：a是振动减弱点；b、c是振动加强点。(三)产生波的干涉的条件［对比投影演示实验］实验一：在投影仪上放一个发波水槽，用同一振动片带动两个振针振动，观察产生的现象.举例：在有许多人游泳的游泳池中水波是乱的，不稳定的。［学生叙述现象］现象一：看到了稳定的干涉图样(实验一)现象二：游泳池中的水波，得到的干涉图样是不稳定的.［教师总结］如果互相叠加的两列波波源频率相同，振动情况相同，则产生稳定的干涉现象.说明：1.干涉现象中那些总是振动加强的点或振动减弱的点是建立在两个波源产生的频率相同的前提条件下.2.如果两列频率不同的波相叠加，得到的图样是不稳定的；而波的干涉是指波叠加中的一个特例，即产生稳定的叠加图样.3.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，因为振动加强区和振动减弱区都在振动，振幅差别不大.［强化训练］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，它们的频率一定相同C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零参考答案两列波叠加产生稳定干涉现象是有条件的，不是任意两列波都能产生稳定干涉现象的，两列波叠加产生稳定干涉现象的一个必要条件是两列波的频率相同，所以选项A是错误的而选项B是正确的；在振动减弱的区域里，只是两列波引起质点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，也不可能各质点都处于波谷，所以选项C是错误的.在振动加强的区域里，两列波引起质点的振动始终是加强的，质点振动的最激烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，但这些点始终是振动着的，因而有时质点的位移等于零，所以选项D是正确的.［题后总结］1.不论是振动加强点还是振动减弱点，位移仍随时间做周期性变化.2.一切波都能够产生干涉和衍射现象；三、小结［投影出示小结思考题］1.什么是波的独立性？2.什么是波的叠加原理？3.什么是波的干涉？4.产生稳定干涉的条件是什么？四、作业1.课本P51第2、3题五、用一首歌来结束本节课。音乐为庞龙的《两只蝴蝶》波的干涉歌

亲爱的好同学们，

我们大家来学习干涉，

亲爱的好同学们，

波的叠加一定要懂得，

亲爱的好同学们，

独立传播是波的一特性，

亲爱的好同学们，

两败俱伤的事情不要做，

我和你要为蚂蚁来着想，

搞清楚波的干涉现象，

加强和减弱相互间隔着，频率相同你一定要搞清，

我和你要为蚂蚁来着想，

最好是沿着减弱方向，

整强和奇弱这是个密诀，

能陪你一起到老很有用。五、板书设计(用多媒体投影替代了)一波的叠加原理：在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和.当两列波在同一直线上振动时，这两种位移的矢量和简化为代数和，这叫做波的叠加原理.1.频率相同的两列波叠加，使某些区域内的振动加强，某些区域内的振动1.频率相同的两列波叠加，使某些区域内的振动加强，某些区域内的振动减弱，且振动加强和减弱的区域互相间隔，这种现象叫做波的干涉.2.产生稳定干涉的条件：两列波的频率相同.3.①确定干涉时，加强区域和减弱区域的位置是确定的，即加强点(区域)始终加强，减弱点(区域)始终减弱.②不论是增强区还是减弱区，各质点都做与波源相同的振动，各质点的位移是周期性变化的波的干涉附PPT课件打印文稿。第4讲波的衍射和干涉1．波的衍射(1)波的衍射现象首先观察水槽中水波的传播：圆形的水波向外扩散，越来越大。然后，在水槽中放入一个不大的障碍屏，观察水波绕过障碍屏传播的情况。波绕过障碍物的现象，叫做波的衍射。再引导学生观察：在水槽中放入一个有孔的障碍屏，水波通过孔后也会发生衍射现象。看教材中的插图，解释“绕过障碍物”的含义。(2)发生明显波的衍射的条件①在不改变波源的条件下，将障碍屏的孔由较大逐渐变小。可以看到波的衍射现象越来越明显。由此得出结论：障碍物越小，衍射现象越明显。②可能的话，在不改变障碍孔的条件下，使水波的波长逐渐变大或逐渐变小。可以看到，当波长越小时，波的衍射现象越明显。由此得出结论：当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较明显。小结：发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多。波的衍射现象是波所特有的现象。在生活中，可遇到的波的衍射现象有：声音传播中的“隔墙有耳”现象；在房间中可以接受到收音机和电视信号，是电磁波的衍射现象。教师在线例1．一列水波穿过小孔产生衍射现象，衍射后水波的强度减弱是因为（）A、水波的波长增大 B、水波的周期增大C、水波的频率减小 D、水波的振幅减小例2．如图所示，S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有狭缝。此时，测得A点没有振动，为了使A点发生振动，可采用的方法是（）A、增大波源频率B、减小波源频率C、将N板向上移动一些D、将N板向下移动一些同步训练1．如图所示是观察水面波衍射的试验装置，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，下列描述正确的是（）A．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡板前波纹间距离相等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，能更明显地观察衍射现象2．如图是不同频率地水波通过相同地小孔所能到达区域地示意图，情况中水波地频率最大；情况中水波地频率最小。3．将一只小瓶立于水波槽中，在槽中激发水波，若想在瓶子后面看到水波绕进的现象，激发水波的振子振动频率大写好还是小些好？为什么？4．下列说法中正确的是（）A．衍射是一切波特有的现象B．对同一列波，障碍物或小孔越小衍射越明显C．听到回声是声波的衍射现象D．听到回声是共鸣现象5．一列水波穿过小孔产生衍射现象，衍射后水波的强度减弱是因为（）A．水波的波长增大B．水波的周期增大C．水波的频率减小D．水波的振幅减小6．在做水波通过小孔衍射的演示实验时，激发水波的振子振动频率为5Hz，水波在水槽中传播速度为0.05m/s，为使实验效果更明显，使用小孔直径d应为m拓展尝新7．如图10－38所示，正中O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于（）A．整个区域B．阴影=1\*ROMANI以外区域C．阴影=2\*ROMANII以外区域D．上述答案均不对2．波的干涉①观察现象：在水槽演示仪上有两个振源的条件下，单独使用其中的一个振源，水波按照该振源的振动方式向外传播；再单独使用另一个振源，水波按照该振源的振动方式向外传播。现象的结论：每一个波源都按其自己的方式，在介质中产生振动，并能使介质将这种振动向外传播。②观察现象：找两个同学拉着一条长橡皮管，让他们同时分别抖动一下橡皮管的端点，则会从两端各产生一个波包向对方传播。当两个波包在中间相遇时，形状发生变化，相遇后又各自传播。现象的结论：波相遇时，发生叠加。以后仍按原来的方式传播。(1)波的叠加两列波相遇时，在波的重叠区域，任何一个质点的总位移，都等于两列波分别引起的位移的矢量和。结合图1，解释此结论。解释：在介质中选一点P为研究对象，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波峰，则引起P点向上振动；同时，波源2的振动也传播到了P点，若恰好也是波峰，则也会引起P点向上振动；这时，P点的振动就是两个向上的振动的叠加，P点的振动被加强了。(当然，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波谷，则引起P点向下振动；同时，波源2的振动传播到了P点时，若恰好也是波谷，则也会引起P点向下振动；这时，P点的振动就是两个向下的振动的叠加，P点的振动还是被加强了。)用以上的分析，说明什么是振动被加强。波源1经过半周期后，传播到P点的振动变为波谷，就会使P点的振动向下，但此时波源2传过来的振动不一定是波谷(因为两波源的周期可能不同)，所以，此时P点的振动可能被减弱，也可能是被加强的。(让学生来说明原因)思考：如果希望P点的振动总能被加强，应有什么条件？思考：如果在介质中有另一质点Q，希望Q点的振动总能被减弱，应有什么条件？结论：波源1和波源2的周期应相同。(2)波的干涉观察现象③：水槽中的水波的干涉。对水波干涉图样的解释中，特别要强调两列水波的频率是相同的，所以产生了在水面上有些点的振动加强，而另一些点的振动减弱的现象，加强和减弱的点的分布是稳定的。如图2所示。在解释和说明中，特别应强调的几点是：①此图是某时刻两列波传播的情况；②两列波的频率(波长)相等；③当两列波的波峰在某点相遇时，这点的振动位移是正的最大值，过半周期后，这点就是波谷和波谷相遇，则这点的振动位移是负的最大值；④振动加强的点的振动总是加强的，振动减弱的点的振动总是减弱的。在以上分析的基础上，给出干涉的定义：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，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，形成的图样叫做波的干涉图样。小结：介质中某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动；而某点的振动减弱，是指这个质点以较小的振幅振动，这与只有一个波源的振动在介质中传播时，各质点均按此波源的振动方式振动是不同的。(3)波的干涉与叠加的关系干涉是一种特殊的叠加。任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同的波的叠加，才有可能形成干涉。干涉是波特有的现象。教师在线例1．如图10－39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（）A、a、c两的振动加强，b、d两点的振动减弱B、e、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例2．如图10－40所示，在y轴上的Q、P两点上有两个振动情况完全相同的波源，它们激起的机械波的波长为1m，Q、P两点的纵坐标分别为yQ=6m，yP=1m，那么在x轴上+∞到-∞的位置上，会出现振动加强的区域有_______个。同步训练1．一个波源在绳的左端发出半个波a，频率为f1，振幅为A1，同时另一个波源在绳的右端发出半个波b，频率为f2，振幅为A2，P为波源的中点，如图10－41所示，在下列说法中正确的是（）两列波同时到达两波源的中点P两列波相遇时，P点波峰值可达A1+A2两列波相遇后，各自仍保持原来的波形传播两列波相遇时，绳子上的波峰可达A1+A2的点只有一点，此时在P点的左侧2．如图所示，S1和S2是两个相干波源，在图中分别以S1和S2为圆心作出了两组同心圆弧，分别表示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，在图中标出了三个点a,b,c。在这三个点中，哪些点振动加强，哪些点振动减弱？3．如图所示是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰波面，虚线为波谷液面，已知两列波的振幅均为2cm，波速为2m/s，波长为8cm，E点是B,D和A,C连线的交点。下列说法中正确的是（）A,C处两质点是振动加强的质点B,D处两质点在该时刻的竖直高度差是4cmE点处质点是振动加强的质点经0.02s，B点处质点通过的路程是4cm4．M,N为介质中相距2L的两个质点，从某时刻开始，两质点做同振幅和同频率的振动，并且开始时刻两质点的振动方向均向上，已知两质点的振动各自在介质中产生横波的波长均为L，且传播方向相反，则自开始时刻起，经过1.5个周期，M,N之间的波的波形图像是下图中的（）5．如图所示，两个形状完全相同的正弦波a,b沿同一直线分别向右、向左传播，在它们相遇的某个时刻，图中m,n部分的波形“消失”了，该时刻m,n两质点的振动方向分别为（）m向上，n向下m向下，n向上m,n都向上m,n速度都是零6．S1,S2为两频率相同的波源，如图所示，某时刻实线表示波峰，虚线表示波谷，则P点（）波谷与波谷叠加所以振动减弱波谷与波谷叠加所以始终处于最低位置振动始终加强位移始终最大拓展尝新7．如图10－46所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷，设两列波的振幅均为5cm，且在图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5cm,C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是（）A．C,E两点都保持静止不动B．图示时刻A,B两点的竖直高度差为20cmC．图示时刻C点正处在平衡位置且向水面上运动D．从图示时刻起经0.25s，B点通过的路程为20cm8．如图10－47所示，在同一均匀介质中有S1、S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动步调完全一致，S1、S2之间相距两个波长，B点为S1、S2连线的中点。今以B点为圆心，以R=BS1为半径画圆，问在该圆上，除S1、S2两波源外，共有几个振动加强的点？答案：教师在线例1．解：水波的频率是由波源的频率决定的，发生衍射后水波的频率不变，所以选项B、C错误。波速是由介质决定的，发生衍射后波速不变，由v=λf知，水波的波长不变，先项A错误。波的强弱是由振幅决定的，所以选项D正确。例2．解：使A振动起来的方法有两个，一个是缝宽不变，使波的频率即波源S的频率减小以增加波长，当波长大于缝宽时，发生明显的衍射现象，A点便振动起来；另一个是使波源的频率一定，即波长一定，减小缝宽，当缝宽减小到比波长小时，发生明显的衍射现象，也可使A点振动起来。故正确答案是B、D。同步训练ABCca频率小些好。ABDd≤0.01拓展尝新B波的干涉答案：教师在线例1．解：a点是波谷与波谷相遇的点，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，选项A正确。e位于加强