波的衍射和干涉21296.ppt

波的衍射和干涉 實(shí)例1 在水塘里 微風(fēng)激起的水波遇到突出水面的小石子 蘆葦 會繞過他們繼續(xù)傳播 好象他們并不存在 實(shí)例2 聽其聲不見其人 實(shí)例3 隔墻有耳 一 波的衍射 現(xiàn)象 水波繞過小孔繼續(xù)傳播 一 衍射現(xiàn)象 波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象 叫做波的衍射 衍 展延之意波的衍射 波展延到 影子 區(qū)域里的現(xiàn)象 衍射是所有波共有的一種現(xiàn)象 一切波都能發(fā)生衍射 同時 它也是波所特有的現(xiàn)象 二 發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 結(jié)論 窄縫寬度跟波長相差不多時 有明顯的衍射現(xiàn)象 窄縫寬度比波長大得越多 衍射現(xiàn)象越不明顯 窄縫寬度跟波長相比非常大時 水波將直線傳播 觀察不到衍射現(xiàn)象 水波的衍射 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 才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象 注意 一切波都能發(fā)生衍射 而要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象須滿足上述條件 當(dāng)不滿足上述條件時 衍射現(xiàn)象仍存在 只不過是衍射現(xiàn)象不明顯 不易被我們觀察到 發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 二 波的疊加原理 1 波傳播的獨(dú)立性 幾列波相遇之后 仍然保持它們各自原有的特征 頻率 波長 振幅 振動方向等 不變 并按照原來的方向繼續(xù)前進(jìn) 好象沒有遇到過其他波一樣 紅綠光束空間交叉相遇 紅是紅 綠是綠 聽樂隊演奏 仍可辨出不同樂器的音色 旋律 空中無線電波很多 仍能分別接收各個電臺 2 疊加原理 在相遇區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)的振動 為各列波單獨(dú)存在時在該點(diǎn)所引起的振動位移的矢量和 當(dāng)波峰與波峰 波谷與波谷相遇時振動加強(qiáng) 當(dāng)波峰與波谷相遇時振動減弱 加強(qiáng) 兩列波引起的振動方向始終相同 減弱 兩列波引起的振動方向始終相反 兩個波源傳過來的波都要引起介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動 為什么有的點(diǎn)的振幅很大 而另一些點(diǎn)的振幅卻幾乎為零呢 實(shí)驗的抽象描述 二波的干涉 一 波的干涉頻率相同的兩列波疊加 使某些區(qū)域的振動始終加強(qiáng) 某些區(qū)域的振動始終減弱 并且振動加強(qiáng)和振動減弱的區(qū)域互相間隔這種現(xiàn)象叫做波的干涉 形成的圖樣叫做干涉圖樣 二 干涉圖樣的特點(diǎn) 1 兩列頻率相同的波疊加 振動加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng) 振動減弱點(diǎn)始終減弱 2 振動加強(qiáng)點(diǎn)和振動減弱點(diǎn)是間隔出現(xiàn)的 二 干涉圖樣的特點(diǎn) 3 振動加強(qiáng)點(diǎn)是指振幅較大的點(diǎn) 不是位移始終最大 4 干涉圖樣中 不只有振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)和振動減弱的質(zhì)點(diǎn) 三產(chǎn)生干涉的必要條件 兩波源的頻率相同 加強(qiáng) 減弱 到兩波源的路程差 波程差 s滿足 若兩波源振動情況完全相同 練習(xí) 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 一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B 當(dāng)孔的尺寸比波長小 衍射現(xiàn)象明顯C 當(dāng)障礙物的尺寸比波長大得多時 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 才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 2 下列現(xiàn)象屬于波的衍射現(xiàn)象的是 A 在空曠的山谷里喊叫 可以聽到回聲B 空山不見人 但聞人語響 C 余音繞梁 三日而不絕 D 夏日的雷聲有時轟鳴不絕 5 水波通過小孔發(fā)生了一定程度的衍射 為使衍射現(xiàn)象更明顯 可以 A 增大小孔的尺寸 同時增大水波的頻率B 增大小孔的尺寸 同時減小水波的頻率C 縮小小孔的尺寸 同時增大水波的頻率D 縮小小孔的尺寸 同時減小水波的頻率 6 在水波槽的衍射實(shí)驗中 若打擊水面的振子振動的頻率是5Hz 水波在水槽中的傳播速度為0 05m s 為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象 小孔直徑D應(yīng)為 A 10cmB 5cmC D 1cmD D 1cm 例1 如圖所示兩列波相向傳播 當(dāng)它們相遇時在圖所示的甲 乙 丙 丁中 可能的是 A 圖乙 丙B 圖甲 乙C 圖乙 丙 丁D 圖甲 乙 A 例2 如圖所示 兩列簡諧波均沿x軸傳播 傳播速度的大小相等 其中一列沿x方向傳播 圖中實(shí)線所示 一列沿負(fù)x方向傳播 圖中虛線所示 這兩列波的頻率相同 振動方向均沿y軸 則圖中x 1 2 3 4 5 6 7 8各點(diǎn)中振幅最大的是x 的點(diǎn) 振幅最小的是x 的點(diǎn) 4 8 2 6 例3 如右圖所示 在同一均勻介質(zhì)中 有S1 S2兩個完全相同的相干波源 相距4m 波長為2m 則在以S1 S2為半徑 S2為圓心的圓周上共有幾處振動最弱點(diǎn) 三 用惠更斯原理解釋衍射現(xiàn)象 返回 結(jié)束 波在傳播過程中 遇到障礙物時其傳播方向發(fā)生改變 繞過障礙物的邊緣繼續(xù)傳播的現(xiàn)象 利用惠更斯原理可解釋波的衍射現(xiàn)象 波的衍射 波達(dá)到狹縫處 縫上各點(diǎn)都可看作子波源 作出子波包絡(luò) 得到新的波前 在縫的邊緣處 波的傳播方向發(fā)生改變 當(dāng)狹縫縮小 與波長相近時 衍射效果顯著 小結(jié) 1 衍射是波特有的現(xiàn)象 一切波都會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 2 衍射現(xiàn)象總是存在的 只有明顯與不明顯的差異 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 僅是發(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 小結(jié) 5 波傳到小孔 或障礙物 時 小孔或障礙物仿佛是一個新的波源 由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔或障礙物后傳播 于是就出現(xiàn)了偏離直線傳播方向的衍射現(xiàn)象 6 當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長時 盡管衍射十分突出 但由于能量的減弱 衍射現(xiàn)象不容易觀察到 練習(xí) 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 一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B 當(dāng)孔的尺寸比波長小 衍射現(xiàn)象明顯C 當(dāng)障礙物的尺寸比波長大得多時 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 才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 2 下列現(xiàn)象屬于波的衍射現(xiàn)象的是 A 在空曠的山谷里喊叫 可以聽到回聲B 空山不見人 但聞人語響 C 余音繞梁 三日而不絕 D 夏日的雷聲有時轟鳴不絕 3 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能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象G 波長比孔的寬度小得越多 衍射現(xiàn)象越不明顯H 波長比孔的寬度大得越多 衍射現(xiàn)象越不明顯 AEFH 4 如圖是觀察水面波衍射的實(shí)驗裝置 AC和BD是兩塊擋板 AB是一個孔 O為波源 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 之間距離表示一個波長 則波經(jīng)過孔之后的傳播情況 下述描述正確的是 ABC A 擋板前后波紋間距離相等B 此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象C 如果將孔AB擴(kuò)大 有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D 如果孔的大小不變 使波源頻率增大 能更明顯地觀察衍射現(xiàn)象 5 水波通過小孔發(fā)生了一定程度的衍射 為使衍射現(xiàn)象更明顯 可以 A 增大小孔的尺寸 同時增大水波的頻率B 增大小孔的尺寸 同時減小水波的頻率C 縮小小孔的尺寸 同時增大水波的頻率D 縮小小孔的尺寸 同時減小水波的頻率 6 在水波槽的衍射實(shí)驗中 若打擊水面的振子振動的頻率是5Hz 水波在水槽中的傳播速度為0 05m s 為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象 小孔直徑D應(yīng)為 A 10cmB 5cmC D 1cmD D 1cm 7 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