波的干涉和衍射+高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

第三章

机械波第3节波的干涉和衍射问题：在介质中常常有几列波同时传播。两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变各自的运动特征呢？观察如图所示的两列波相遇时和相遇后的特点，说一说两列波在传播过程中，相遇时和相遇后遵循什么规律？一：波的叠加1.波的独立传播特性：几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播。波长、频率、振幅保持不变相遇前开始相遇相遇中开始分离分离后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矢量和。x10tA1-A1x20t-A2A2x0tA-A此时A=A1+A2（特别：当A1=A2，A=2A1）（1）波峰遇波峰x0tx10tA1-A1x20t-A2A2x0tA-A（2）波峰遇波谷此时A=A1-A2（特别：当A1=A2，A=0）二：波的干涉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。现象：两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区域里出现了一条条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稳定的，而且相互隔开。

1.定义：频率相同，振动方向相同，相位差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。

注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波的特有现象。条件2.干涉现象的解释（1）两列同频率的波在某点引起的振动：①步调相同，质点的振动加强；②步调相反，质点的振动减弱。（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。①振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。②振动加强点和振动减弱点是间隔出现。③干涉图样中，不只有振动加强的质点和振动减弱的质点。把振动最强的质点连起来，为振动加强区；振动最弱的质点连起来，为振动减弱区。强区和弱区是相互隔开，强弱相间的3.干涉图样的特点：试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？3.5λ5λ3λ5λ4.加强点和减弱点的分布规律（两波源的相位相同）

三：波的衍射现象图为水波通过蓄水池入口时产生衍射的情景。水波通过桥洞时发生衍射，会绕过桥墩继续向前传播。1.波的衍射（1）定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。（2）衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中。水波的衍射现象

如图

所示，在水波槽中放入两块挡板，挡板间留一狭缝，调节挡板位置，可改变狭缝宽度。现产生持续的平面波，且波长保持不变，观察水波通过不同宽度狭缝后的传播情况。规律：波长λ与狭缝宽度相差不多时，衍射现象更明显；挡板缝宽不变，改变波长波长减小，衍射现象变得不明显；波长与狭缝宽度相比非常小，水波将沿直线传播。说明:①障碍物或孔的尺寸大小,并不是决定衍射能否发生的条件,仅是衍射现象是否明显的条件.一般情况下,波长较大的波容易产生显著的衍射现象.②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(称子波)在孔后传播,于是就出现了偏离直线传播的衍射现象.③当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出,但由于衍射波的能量很弱,衍射现象不容易观察到.

一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象.3．发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多．“隔墙有耳”这一成语中蕴含着物理学中“波的衍射”这一原理发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小波的衍射波可以绕过障碍物继续传播波的干涉产生稳定干涉的条件干涉图样及其特点波的叠加波的独立传播特性波的叠加原理波的干涉和衍射1.下列现象属于波的干涉现象的是(

)A.面对障碍物大喊一声,过一会听见自己的声音B.将一个音叉敲响,人围绕它走一周,将听到忽强忽弱的声音C.在障碍物的后面可以听到前面的人说话的声音D.一人敲一下长钢管的一端,另一人紧贴长钢管的另一端,先后听到两次声音B2.以下关于波的衍射的说法正确的是()A.波遇到障碍物时,一定会发生明显的衍射现象B.当障碍物的尺寸比波长大得多时,衍射现象很明显C.当孔的大小比波长小时,衍射现象很明显D.只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时,才会发生明显的衍射现象C3.(多选)如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b，且f1<f2，P为两个波源连线的中点。已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定。下列说法正确的是(

)A.两列波比较，a波将先到达P点B.两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1＋A2C.b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点D.两列波相遇时，绳上位移可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点的左侧CD4.(多选)下图表示两个相干波源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(