《波的衍射和干涉》導學案3.doc

波的衍射和干涉導學案【自主預習】波可以障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射衍射是波的現(xiàn)象都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是有的明顯，有的不明顯而己波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似只有當縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長，或者時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象幾列波相遇時能夠保持各自的，繼續(xù)傳播，即各自的波長、頻率等幾列波相遇時，在它們重疊的區(qū)域里，介質的質點同時參與這幾列波引起的振動，質點的位移等于幾列波單獨傳播時引起的位移的，這就是波的疊加頻率相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的、某些區(qū)域的，這種現(xiàn)象叫做波的干涉產(chǎn)生干涉的兩個必要條件：兩列波的頻率必須，兩個波源的相位差必須一切波都能發(fā)生干涉，干涉也是波所的現(xiàn)象關于波的衍射現(xiàn)象，下列說法中正確的是()某些波在一定條件下才有衍射現(xiàn)象某些波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象一切波在一定條件下才有衍射現(xiàn)象一切波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象下列現(xiàn)象屬于波的衍射現(xiàn)象的是()在空曠的山谷里喊叫，可以聽到回聲“空山不見人，但聞人語響”“余音繞梁，三日而不絕”夏日的雷聲有時轟鳴不絕關于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是()兩列頻率不相同的波相遇時，因為沒有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有疊加兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的點只是波峰與波峰相遇的點兩列頻率相同的波相遇時，介質中振動加強的質點在某時刻的位移可能是零兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的質點的位移總是比振動減弱的質點的位移大【自主預習】答案：繞過特有 一切波相差不多比波長更小運動特征保持不變矢量和振幅加大振幅減小相同保持不變特有衍射現(xiàn)象是波在傳播過程中所特有的特征，沒有條件，故一切波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象，只是有的明顯，有的不明顯，故正確兩列波相遇時一定疊加，沒有條件，錯；振動加強是指振幅增大，而不只是波峰與波峰相遇，錯；加強點的振幅增大，仍然在自己的平衡位置兩側振動，故某時刻位移可以是振幅范圍內的任何值，正確，錯誤【典型例題】 知識點一對波的衍射的理解【例】()既然衍射是波的特有現(xiàn)象，也就是說一切波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象，為什么一般情況下我們都觀察不到衍射現(xiàn)象？()一般情況下，什么樣的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象？()孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長的關系是決定衍射能否發(fā)生的條件嗎？【解析】()一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，但很多情況下因波長與障礙物或孔、縫的寬度相比較小，衍射現(xiàn)象極不明顯，所以看不清或看不到衍射現(xiàn)象()波長較長的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象()不是波發(fā)生衍射現(xiàn)象沒有條件，孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長的關系只是決定波能否發(fā)生明顯衍射的條件點評波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象，有明顯和不明顯的區(qū)別孔、縫的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多或比波長更小，是發(fā)生明顯衍射的條件【例】下列關于波的衍射的說法正確的是()衍射是機械波特有的現(xiàn)象對同一列波，縫、孔或障礙物越小衍射現(xiàn)象越明顯只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象聲波容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較長【解析】衍射是一切波特有的現(xiàn)象，所以選項、錯；發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，所以選項是正確的；聲波的波長在 到 之間，一般常見的障礙物或孔的大小可與之相比，由于聲波波長較長，所以聲波容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，所以選項也是正確的點評知道衍射是一切波特有的現(xiàn)象，及發(fā)生明顯衍射的條件知識點二波產(chǎn)生干涉的條件【例】關于波的干涉，下列說法正確的是()只有橫波才能發(fā)生干涉，縱波不能發(fā)生干涉只要是兩列以上的波，在相遇的區(qū)域內都能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉不管是橫波還是縱波，只要疊加的兩列波的頻率相等，振動情況相同，就能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象干涉是機械波特有的現(xiàn)象【解析】干涉是波的特有現(xiàn)象，只要波的頻率相同，兩個波源的相位差保持不變，就會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象點評產(chǎn)生干涉的兩個條件：頻率相等；波源的相位差保持不變【例】兩列波相疊加得到了干涉圖樣，則以下說法正確的是()兩列波的頻率一定相同兩波源振動一定同步振動加強區(qū)與振動減弱區(qū)交替變化振動加強區(qū)與振動減弱區(qū)互相間隔【解析】干涉產(chǎn)生的必要條件是波的頻率相等、波源的相位差恒定，兩波源的振動不一定同步，故正確，錯誤產(chǎn)生干涉現(xiàn)象時，振動加強區(qū)與振動減弱區(qū)互相間隔且不會變化，故錯誤，正確點評產(chǎn)生干涉現(xiàn)象時，振動加強區(qū)與振動減弱區(qū)互相間隔，且加強區(qū)總是加強，減弱區(qū)總是減弱，不會發(fā)生變化一、發(fā)生明顯衍射條件的應用技巧【例】如圖所示是觀察水面波衍射的實驗裝置和是兩塊擋板，是一個孔，是波源圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個波長，則關于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述中正確的是()圖此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象擋板前后波紋間距離相等如果將孔擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象【解析】本題主要考查發(fā)生明顯衍射的條件觀察圖可知道孔的尺寸與波長差不多，能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象，故選項對；因波的傳播速度不變，頻率不變，故波長不變，即擋板前后波紋間距應相等，故選項對；若增大，由，知變小，衍射現(xiàn)象變得不明顯了，故選項錯；若將孔擴大，且孔的尺寸遠大于波長，則可能觀察不到衍射現(xiàn)象，故選項對方法總結本題考查的是一個演示實驗要求對波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，以及波長、頻率、波速之間的關系有正確的認識因此對重要的演示實驗的實驗原理和實驗方法，都必須有深入的理解在觀察水波衍射現(xiàn)象的實驗中，若打擊水面的振子使振動頻率增大，觀察到的衍射現(xiàn)象有什么變化？(提示：，增大，減小，則衍射現(xiàn)象變得不明顯)【例】已知空氣中的聲速為 ，現(xiàn)有幾種聲波：()周期為 ；()頻率為 ；()波長為 ，它們傳播時若遇到寬度均為 的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的是()()和() ()和()()和() 都可以【解析】() ，由得，則 ，() ，() ，而障礙物寬度 ，比三種波的波長都小，所以正確方法總結判斷能否發(fā)生明顯衍射的方法是比較波長與障礙物的尺寸的大小關系二、對干涉圖樣的理解技巧【例】圖表示兩個相干波源、產(chǎn)生的波在同一種均勻介質中相遇圖中實線表示某時刻的波峰，虛線表示的是波谷，下列說法正確的是()圖、兩點的振動加強，、兩點的振動減弱、兩點的振動介于加強點和減弱點之間經(jīng)適當?shù)臅r間后，加強點和減弱點的位置互換經(jīng)半個周期后，原來位于波峰的點將位于波谷，原來位于波谷的點將位于波峰【解析】波的干涉示意圖所示的僅是某一時刻兩列相干波疊加的情況，形成干涉圖樣的所有介質質點都在不停地振動著，其位移的大小和方向都在不停地變化著但要注意，對穩(wěn)定的干涉，振動加強和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的點是波谷和波谷相遇的點，是波峰和波峰相遇的點，都是振動加強的點；而、兩點都是波峰和波谷相遇的點，是振動減弱的點，正確位于加強點的連線上，仍為加強點，位于減弱點的連線上，仍為減弱點，錯誤相干波源疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的，不會隨時間變化，錯誤因形成干涉圖樣的介質質點不停地做周期性振動，經(jīng)半個周期步調相反，正確【例】當兩列同頻率的水波發(fā)生干涉現(xiàn)象時，若兩列波的波峰在點相遇，則()質點的振動始終加強質點的頻率最大質點的位移始終最大質點的位移有時可能為零 【解析】由于兩列波的波峰在點相遇，點是振動加強點，且振動始終加強，正確；兩列波發(fā)生干涉，它們的周期和頻率不會發(fā)生改變，各個點頻率仍然是相同的，錯誤；振動加強并不意味著其位移始終是最大，振動加強點的振幅最大，但位移總在變化，有時可能為零，錯誤，正確故選項正確方法總結兩個頻率相同的同種波源形成的干涉圖樣，以兩波源為中心向外輻射延伸，形成振動加強線和減弱線，即加強區(qū)和減弱區(qū)加強區(qū)是指該區(qū)域內質點的振幅增大，減弱區(qū)是指該區(qū)域內質點的振幅減小(若兩列波的振幅相等則減弱區(qū)振幅為)，不論加強區(qū)還是減弱區(qū)(振幅為除外)中的質點，都仍在其平衡位置附近振動，它們的振動位移仍隨時間發(fā)生周期性變化因此某一時刻，加強區(qū)中質點的振動位移可能小于減弱區(qū)中質點的振動位移三、波的疊加【例】如圖所示，波源 在繩的左端發(fā)出頻率為，振幅為的半個波形，同時另一個波源在繩的右端發(fā)出頻率為，振幅為的半個波形，且，為兩個波源連線的中點。已知機械波在介質中傳播的速度只由介質本身的性質決定。下列說法正確的是()兩列波比較，波將先到達點兩列波在點疊加時，點的位移最大可達的波峰到達點時，的波峰還沒有到達兩列波相遇時，繩上位移可達的點只有一個，此點在點的左側【解析】因兩波波速相等，故兩列波能同時到達點，錯誤；因，故當兩列波同時到達點時，波的波峰離點距離比波的波峰大，因此兩波峰不能同時到達點，兩波峰應相遇在點左側，此位置對應的位移為，位移最大，綜上所述，錯誤，、均正確?！纠咳鐖D所示，兩列相同的波沿一直線相向傳播，當它們相遇時，如圖所示的波形中可能的是()【解析】【答案】、當兩列波的前半個波(或后半個波)相遇時，根據(jù)波的疊加原理，在前半個波(或后半個波)重疊的區(qū)域內所有質點此刻的振動合位移為零，而兩列波的后半個波(或前半個波)的波形保持不變，所以選項正確；當兩列波完全相遇時(即重疊在一起)，由波的疊加原理可知，所有質點振動的位移均等于每列波單獨傳播時引起的位移的矢量和，使得所有的質點振動的位移加倍，所以選項也是正確的?！菊n后練習】關于波的干涉，以下說法正確的是()振動加強的質點，位移始終最大振動加強的質點，兩列波引起的分位移，總是方向相同的加強點的振動，能量始終最大加強點和減弱點的位置在傳播中是隨時相互交換的由兩列波疊加，出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣，可以確定()振動加強的區(qū)域各質點都在波峰上振動減弱的區(qū)域各質點的位移時刻為零振動加強和減弱的區(qū)域隨波推進振動加強和減弱的區(qū)域位置不變當兩列振動情況完全相同的水波發(fā)生干涉時，如果兩列波的波峰在點相遇，下列說法正確的是()質點的振動始終是加強的質點的振幅最大質點的位移始終最大質點的位移有時為零 關于波的干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是 ( ) 某些波在一定條件下才有穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象某些波在任何情況下都有穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象一切波在一定條件下都有穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象一切波在任何情況下都有穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象兩列波相遇，發(fā)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，下列說法中正確的是 ( )加強區(qū)和減弱區(qū)互相間隔，減弱區(qū)的振幅一定為零加強區(qū)的振幅是兩列波分別引起的振動的振幅之和加強區(qū)和減弱區(qū)的質點的位移都隨時間而變化加強區(qū)和減弱區(qū)互相交替變化當兩列水波發(fā)生干涉時，若兩列波的波峰在點相遇，則 ( ) 的振動始終是加強的 的振幅最大的位移始終最大 的位移有時為零如圖所示，、是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同。實線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關于、四點，說法中正確的是 ( )該時刻質點振動最弱，、質點振動最強，質點振動既不是最強也不是最弱該時刻質點振動最弱，、質點振動都最強質點的振動始終是最弱的， 、質點的振動始終是最強的再過后的時刻、三個質點都將處于各自的平衡位置，因此振動最弱下列關于兩列波相遇時疊加的說法中正確的是()相遇之后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強相遇之后，兩列波的振動情況與相遇前完全相同在相遇區(qū)域，任一點的總位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和幾個人在同一房間說話，相互間聽得清楚，這說明聲波在相遇時互不干擾兩列波在同一種介質中傳播時發(fā)生了干涉現(xiàn)象，則()振動加強區(qū)域，介質質點的位移總是比振動減弱區(qū)域介質質點的位移大振動加強區(qū)域，介質質點的振幅總比振動減弱區(qū)域介質質點的振幅大振動加強區(qū)域，介質質點的位移隨時間做周期性變化振動加強區(qū)域，介質質點的振幅隨時間做周期性變化如圖所示，實線和虛線分別表示振幅、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷此刻，是波峰與波峰相遇點，下列說法中正確的是()該時刻質點正處在平衡位置、兩質點始終處在平衡位置隨著時間的推移，質點向點處移動從該時刻起，經(jīng)過四分之一周期，質點到達平衡位置參考答案【課后練習】. 解析：加強點的振動總是加強，但并不是始終處于波峰和波谷，它們在平衡位置附近做往復運動，有時位移也為零，只是振幅為兩列波的振幅之和，顯得劇烈。加強點總是加強點， 減弱點總是減弱點，故、正確。答案：、. 解析：加強點和減弱點都在各自平衡位置附近做往復運動，位移時刻在變化，當兩列波振幅一樣時，減弱點位移才時刻為零；加強點總是加強點，減弱點總是減弱點，位置不變，故只有項正確。答案：. 解析：由于點是兩列波的波峰相遇點，故質點的振動始終是加強的，其振幅等于兩列波的振幅之和。但質點并不停在波峰或波谷不動。它不斷地圍繞自己的平衡位置往復運動，故其位移有時為零。答案：、 。 。 。 （自編）. 兩列波相遇時，每一列波引起的振動情況都保持不變，而質點的振動則是兩列波共同作用的結果，故選項錯誤，選項、正確；幾個人在同一房間說話，聲音振動發(fā)出的聲波在