第四节波的干涉和衍射

第十二章：机械波第4节：波的衍射和干预一、波的衍射波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射1．一切波都能发生衍射2．衍射是波特有的现象说明：学科网二、发生明显衍射现象的条件结论：1．窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象2．窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显3．窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象二、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课堂小结1．以下现象或事实属于衍射现象的是()A．风从窗户吹进来B．雪堆积在背风的屋后C．水波前进方向上遇到凸出水面的小石子,小石子对波的传播没有影响.D．晚上看到水中月亮的倒影C课堂练习2．以下关于波的衍射的说法正确的选项是()A．衍射是一切机械波特有的现象B．对同一列波,缝或孔(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．声波容易发生衍射是由于声波波长较大BD课堂练习3．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，那么波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的选项是〔〕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ABC课堂练习

两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响．二、波的叠加1．波传播的独立性几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有的特征〔频率、波长、振幅、振动方向等〕不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样互不干扰.2．波的叠加原理在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和．二、波的叠加两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现象。1．波的干预：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波的干预．干预图样：由波的干预所形成的图样叫做干预图样．学科网四、波的干预2．干预的解释：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，始终是两列波干预的加强点，质点的振动最剧烈.

四、波的干预如果在某一时刻，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．四、波的干预把相应的振动最剧烈的质点连起来，为振动加强区；相应的振动最不剧烈或静止的质点连起来，为振动减弱区．振动加强区和振动减弱区是相互隔开的．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．四、波的干预3．产生干预的条件：两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干预图样．而要产生稳定的干预现象形成稳定的干预图样，那么需要满足一定的条件．产生干预的条件：a.频率必须相等。b.振动方向一致〔同类波〕c.相差恒定4．对振动加强区和振动减弱区的判断：四、波的干预振动加强点的位置：假设在两列波的叠加区域有一个P点，它到两列波源的距离分别为S1、S2，两列波的波长为λ。〔n=0，1，2，3，4……〕P点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍，半个波长的偶数倍。学科网四、波的干预P点到两列波的波源的距离差等于半个波长的奇数倍。振动减弱点的位置：〔n=0，1，2，3，4……〕四、波的干预例题：在同一均匀介质中有S1、S2两个波源，这两个波源的频率相同。S1、S2相距两个波长，B点为S1、S2直线的中点，今以B为圆心以R＝λ为半径画圆，问在该圆周上〔S1、S2两点除外〕共有几个振动加强点。答案6个S2S1BS2S1BAα解：设A点为振动加强点，那么有|S1A－S2A|＝nλ由图中可知：n＝0或n＝1声波、水波、光波都能发生干预和衍射现象。一切波都能发生干预和衍射现象。干预和衍射是波特有的现象。五、波的特有现象4．关于波的干预，以下说法正确的选项是〔〕A．只有横波才能产生干预，纵波不能产生干预。B．只要是波就能产生稳定的干预。C．不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同就能产生稳定干预。D．波的干预是波叠加的特例CD课堂练习5．当两列水波发生干预时，如果两列波的波峰在P点相遇，以下说法正确的有〔〕A．质点P的振动始终是加强的B．质点P的振幅最大C．质点P的位移始终最大D．质点P的位移有时候为零ABD课堂练习6．如下图两个频率与相位、振幅均相同的波的干预图样