12.4波的衍射和干涉定稿.ppt

1、医生诊病时用一种俗称“B超”的仪器探测人体内脏的位置，发现可能的病变。这种仪器向人体发出短促的超声波脉冲，超声波遇到人体不同的组织分界面时会反射回来，又被探头接收。这些信号经电子电路处理后可以合成人体内脏器的像，医生分析这些影像，作出医学诊断。这样的仪器为什么要用超声波而不用普通声波？,1.波的衍射及产生明显衍射的条件 2.波的叠加原理 3.波的干涉现象及稳定干涉的条件,知识点,重难点： 波发生明显衍射现象的条件、波的叠加原理。 根据实验现象进行分析波发生明显衍射现象的条件、波的叠加原理,1、定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。,一、波的衍射,观察和分析,波长相同时，缝越小衍射现

2、象越明显。,缝相同时，波长越长的波衍射现象越明显。,1、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。,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。,思考：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？,当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显。,2、发生明显衍射的条件,一、波的衍射,1、能试着解读“闻其声不见其人”中所包含的物理知识吗？,2、在有些偏远的山区，收音机能收到清晰的声音信号，而电视机信号却不清晰，你能根据所学的物理知识给出一个合理的解释吗？,人耳所听声音频率范围：20Hz-20000Hz,人耳所听

3、声音波长范围：17m-17mm,讨论,3、医院中有一种“B超”仪器，常用来探测人体内脏的位置及发现可能的病变，这种仪器为什么要使用超声波而不用普通的声波？,1）超声波的频率范围为大于20000Hz，其相应波长小于17mm；,2）超声波频率高，故超声波能量大，才容易穿透皮肤和组织；,3）超声波波长短，不易衍射，在一定距离内沿直线传播，方向性好，故所拍图像清晰。,讨论,思考,介质中常常有几列波同时传播，当两列波相遇时，会出现什么样的现象？,演示,两列波相遇时，位移发生合成变化；相遇后，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，都保持各自的运动状态继续传播，彼此之间没有互相影响。,1、相遇前,2、相遇时刻

4、,3、相遇过程,4、相遇后,几列波在同一介质中传播，在介质中某一点（或某一区域）相遇后，每一列波都能够保持各自的状态继续沿着原来的方向向前传播，彼此之间互不干扰，好象没有遇到另一列波一样。,1.波的独立传播原理,二、波的叠加,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，每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动，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,2.波在叠加时位移特点,1、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，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涉。,2、干涉图样：由波的干涉所形成的图样,三

5、、波的干射,特征振动加强的区域总是加强，振动减弱的区域总是减弱。,把相应的振动最激烈的质点连起来，就是振动加强区；相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，就是振动减弱区，且振动加强区和振动减弱区是相互间隔着出现的。,为什么两列波相遇时能出现振动始终加强的区域呢？,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，质点的位移都是最大，等于这两列波的振幅之和，因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈。,讨论,为什么两列波相遇时能出现振动始终减弱的区域呢？,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

6、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。,讨论,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？,讨论,（1）、若P点为振动加强点：,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，则有,（n = 0,1,2,）,则有P点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍或半个波长的偶数倍。,（2）、若P点为振动减弱点：,则有P点到两列波的波源的距离差等于半个波长的奇数倍。,（n = 0,1,2,）,3、振动加强或减弱点的判断,两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图样，而要产生稳定的干涉现象，形成稳定的干涉图样，则需要满足一定的条