河南省濮陽市華龍區(qū)高級(jí)中學(xué)高中物理《波的衍射和干涉》課件 新人教版選修34.ppt

波的衍射和干涉 2 在水塘里 微風(fēng)激起的水波遇到突出水面的小石子 蘆葦 會(huì)繞過他們繼續(xù)傳播 好象他們并不存在 1 為什么隔著墻說話 墻那邊的人也能聽見 波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播 這種現(xiàn)象叫做波的衍射 1 定義 一 衍射現(xiàn)象 1 在波長不變的情況下改變障礙物或孔的尺寸 觀察是否發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 2 在障礙物或孔的尺寸不變的情況下改變波長 觀察是否發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 設(shè)計(jì)方案 思考 如何才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象呢 波長與狹縫寬度相差不多時(shí) 有明顯衍射現(xiàn)象 觀察一 觀察二 狹縫寬度與波長相差不多或狹縫寬度比波長更小時(shí) 發(fā)生明顯衍射 實(shí)驗(yàn)表明 只有縫 孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多 或者比波長更小時(shí) 才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象 二 發(fā)生明顯衍射的條件 1 為什么 未見其人先聞其聲 2 為什么光是直線傳播而聲波可以發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 為什么 未見其人先聞其聲 數(shù)據(jù) 1 人耳能聽到的聲波的頻率范圍20 20000hz 2 可見光頻率范圍 1 一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象 只有明顯與不明顯的差異 衍射是波的特有屬性 注意 2 在滿足一定條件時(shí) 一切波都可產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 波的直線傳播只是衍射不明顯時(shí)的一種近似 3 障礙物或孔的尺寸大小 并不是決定衍射能否發(fā)生的條件 是發(fā)生明顯衍射的條件 4 一般情況下波長較大的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象 例1 如何獲得明顯的衍射現(xiàn)象 一定時(shí) 可改變l 使l與 接近l一定時(shí) 可改變 使 與l接近 一定時(shí) 可改變f 從而改變 1 以下關(guān)于波的衍射的說法 正確的是 a 波遇到障礙物時(shí) 一定會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象b 當(dāng)孔的尺寸比波長越小 衍射現(xiàn)象明顯c 當(dāng)障礙物的尺寸比波長大得多時(shí) 衍射現(xiàn)象很明顯d 只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長相差不多時(shí) 才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 b 2 關(guān)于波的衍射下列說法中正確的是 a 在衍射現(xiàn)象中 波不是沿直線傳播的b 水波碰到障礙物后返回傳播的現(xiàn)象屬于衍射現(xiàn)象c 橫波能發(fā)生衍射 而縱波不能發(fā)生衍射d 不能發(fā)生明顯衍射的 必定不是波e 衍射是一切波的特性f 波長跟孔的寬度差不多時(shí)能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 aef 3 如圖所示是不同頻率的水波通過相同的小孔所能到達(dá)區(qū)域的示意圖 情況中水波的頻率最大 情況中水波的頻率最小 c a 4 已知空氣中的聲速為340m s 現(xiàn)有幾種聲波 1 周期為0 05s 2 頻率為104hz 3 波長為10m 它們傳播時(shí)若遇到寬度約為13m的障礙物 發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的是 a 1 和 2 b 2 和 3 c 1 和 3 d 都可以 c 5 在用水波槽做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí) 若打擊水面的振子振動(dòng)頻率是5hz 水波在水槽中的傳播速度為0 05rn s 為觀察到明顯的衍射現(xiàn)象 小孔的直徑d應(yīng)為 a 10cmb 5cmc d 1cmd d 1cm d 6 有一障礙物的高度為10m 下列波衍射現(xiàn)象最朋顯的是 a 波長為40m的波b 波長為9 9m的波c 頻率為40hz的聲波d 頻率為5000mhz的電磁波 v 3 0 108m s a 第二課時(shí)波的干涉 學(xué)思考和探討日常生活中常見的波有哪些 請同學(xué)們舉例 當(dāng)兩列波相遇會(huì)怎樣 當(dāng)波遇到障礙物又會(huì)怎樣 請同學(xué)們思考 猜想 一 波的疊加 由此可知 兩列波相遇后 彼此穿過 繼續(xù)傳播 波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣 也就是說 相遇后 它們都保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 彼此都沒有受到影響 1 波在疊加時(shí)的特點(diǎn) 1 相遇時(shí) 位移是兩列波分別產(chǎn)生的位移的矢量和 2 相遇后 各列波獨(dú)立傳播 2 疊加原理 幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 繼續(xù)傳播 在它們重疊的區(qū)域里 介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng) 質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和 3 3 波的獨(dú)立性原理 兩列波相遇后 彼此穿過 繼續(xù)傳播 波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣 也就是說 相遇后 它們都保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 彼此都沒有受到影響 二 波的干涉 振動(dòng)加強(qiáng) 振動(dòng)加強(qiáng) 振動(dòng)加強(qiáng) 振動(dòng)加強(qiáng) 振動(dòng)減弱 振動(dòng)減弱 振動(dòng)減弱 由此可知 兩列波相遇后 在水面上 出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域和激烈振動(dòng)的區(qū)域 這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的 而且相互隔開 1 定義 頻率相同的兩列波疊加 使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng) 某些區(qū)域的振動(dòng)減弱 而且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象叫做波的干涉 2 干涉圖樣 由波的干涉所形成的圖樣叫做干涉圖樣 p點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng) 振幅為a1 a2 3 干涉的解釋 在某一時(shí)刻 水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波峰相遇 經(jīng)過半個(gè)周期 就變成波谷和波谷相遇 波峰和波峰 波谷和波谷相遇時(shí) 質(zhì)點(diǎn)的位移最大 等于兩列波的振幅之和 因此在這一點(diǎn) 始終是兩列波干涉的加強(qiáng)點(diǎn) 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)最激烈 點(diǎn)振動(dòng)最弱 振幅為 a1 a2 點(diǎn)不振動(dòng) 振幅為零 在某一時(shí)刻 在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波谷相遇 經(jīng)過半個(gè)周期 就變成波谷和波峰相遇 在這一點(diǎn) 兩列波引起的振動(dòng)始終是減弱的 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差 如果兩列波的振幅相同 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于零 水面保持平靜 1 振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域振動(dòng)始終加強(qiáng) 振動(dòng)減弱的區(qū)域振動(dòng)始終減弱 2 振動(dòng)加強(qiáng) 減弱 的區(qū)域是指質(zhì)點(diǎn)的振幅大 小 而不是指振動(dòng)的位移大 小 因?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的 注意 1 加強(qiáng)點(diǎn)與兩個(gè)波源的距離差 r r2 r1 k k 0 1 2 3 2 減弱點(diǎn)與兩個(gè)波源的距離差 r r2 r1 2k 1 2 k 0 1 2 3 4 加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)滿足的條件 5 干涉條件 1 兩個(gè)波源的振動(dòng)頻率相同 2 兩波源的相位差必須保持不變 例2 如圖所示 是水波干涉示意圖 s1 s2是兩波源 a d b三點(diǎn)在一條直線上 兩波波源頻率相同 振幅等大 就圖中標(biāo)出的各點(diǎn) 回答振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)是 振動(dòng)減弱點(diǎn)是 圖中實(shí)線表示波峰 虛線表示波谷 abd ce 一切波 只要滿足條件 都能發(fā)生干涉現(xiàn)象 干涉和衍射一樣都是波特有的現(xiàn)象 注意 什么是波的獨(dú)立性 什么是波的干涉 什么是波的疊加原理 干涉加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)滿足的條件 產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件是什么 1 關(guān)于兩列波的穩(wěn)定干涉現(xiàn)象 下列說法正確的是 a 任意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象b 發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的兩列波 它們的頻率一定相同c 在振動(dòng)減弱的區(qū)域 各質(zhì)點(diǎn)都處于波谷d 在振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域 有時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移等于零 bd 2 下列說法正確的是 a 兩列波相遇時(shí) 可以相互穿過繼續(xù)傳播 只在重疊區(qū)域發(fā)生疊加b 兩列波疊加區(qū)域的任何介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際位移是兩列波單獨(dú)引起位移的矢量和c 兩列波相遇時(shí) 一列波對另一列的影響叫干涉d 干涉是特殊條件下疊加現(xiàn)象 兩個(gè)頻率相同的波源振動(dòng)產(chǎn)生的波可能發(fā)生干涉象 abcd 3 兩列波發(fā)生了干涉現(xiàn)象 得到了干涉圖樣 則 a 振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn) 始終處于最大位移處b 振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移 有時(shí)會(huì)小于振動(dòng)削弱的質(zhì)點(diǎn)的位移c 波峰與波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn) 其振動(dòng)始終加強(qiáng)d 波峰與波谷相遇處的質(zhì)點(diǎn) 其振動(dòng)始終削弱 bcd 4 如圖所示 s1 s2是兩個(gè)頻率相等的波源 它們在同一種介質(zhì)中傳播 以s1 s2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時(shí)刻兩列波的波峰 實(shí)線 和波谷 虛線 則以下說法正確的是 a 質(zhì)點(diǎn)a是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)b 質(zhì)點(diǎn)d是振動(dòng)減弱點(diǎn)c 再過半周期 質(zhì)點(diǎn)b c是振動(dòng)加強(qiáng)d 質(zhì)點(diǎn)a始終處于最大位移 a 5 兩列波長相同的水波發(fā)生干涉 若在某一時(shí)刻 p點(diǎn)處恰好兩列波的波峰相遇 q點(diǎn)處兩列波的波谷相遇 則 a p點(diǎn)的振幅最大 q