《波的衍射和干涉》導(dǎo)學(xué)案

1、 第第4 4節(jié)節(jié)波的衍射和干涉波的衍射和干涉課時課時12.4波的衍射和干涉波的衍射和干涉1.通過觀察水波的衍射現(xiàn)象通過觀察水波的衍射現(xiàn)象,認識衍射現(xiàn)象的特征。知道衍射現(xiàn)象是波特認識衍射現(xiàn)象的特征。知道衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象有的現(xiàn)象,知道什么是波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。知道什么是波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。2.了解波的疊加原理。通過實驗認識波的干涉現(xiàn)象和波的干涉圖樣。了解波的疊加原理。通過實驗認識波的干涉現(xiàn)象和波的干涉圖樣。3.知道干涉現(xiàn)象是波所特有的現(xiàn)象。知道波發(fā)生干涉現(xiàn)象的必要條件。知道干涉現(xiàn)象是波所特有的現(xiàn)象。知道波發(fā)生干涉現(xiàn)象的必要條件。1.波的衍射波的衍射(1)定

2、義定義:波可以波可以_障礙物而繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫作波的衍射。障礙物而繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫作波的衍射。(2)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件:只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長_,或者比波長或者比波長_時時,才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。(3)衍射是波特有的現(xiàn)象衍射是波特有的現(xiàn)象,故一切波均可發(fā)生衍射現(xiàn)象。故一切波均可發(fā)生衍射現(xiàn)象?！奥勂渎暥灰娖淙寺勂渎暥灰娖淙恕笔鞘莀的衍射。的衍射。2.波的疊加波的疊加大量的事實和實驗表明大量的事實和實驗表明,幾列波相遇時能保持各自的幾列波相遇時能保持各自的_繼續(xù)傳播繼續(xù)傳播,在在它們重疊的區(qū)域

3、里它們重疊的區(qū)域里,介質(zhì)中的質(zhì)點同時參與這幾列波的振動介質(zhì)中的質(zhì)點同時參與這幾列波的振動,質(zhì)點的位移等于幾質(zhì)點的位移等于幾列波單獨傳播時列波單獨傳播時_,這就是波的疊加原理。這就是波的疊加原理。引起的位移的矢量和引起的位移的矢量和相差相差運動特征運動特征不多不多更小更小繞過繞過聲波聲波3.波的干涉波的干涉(1)定義定義:頻率相同的兩列波疊加時頻率相同的兩列波疊加時,某些區(qū)域的某些區(qū)域的_增大增大,某些區(qū)域的某些區(qū)域的_減小減小,這種現(xiàn)象叫作波的干涉。這種現(xiàn)象叫作波的干涉。(2)產(chǎn)生干涉的兩個必要條件產(chǎn)生干涉的兩個必要條件:一是兩列波的一是兩列波的_必須相同必須相同;二是兩個波源的二是兩個波源的

4、_必須保持不變。必須保持不變。(3)干涉圖樣的特點干涉圖樣的特點:在加強區(qū)兩列波引起的振動總是在加強區(qū)兩列波引起的振動總是 _的的,振幅等于兩振幅等于兩列波的列波的_;在減弱區(qū)兩列波引起的振動總是在減弱區(qū)兩列波引起的振動總是 _的的,振幅等振幅等于兩列波的于兩列波的 _。(4)干涉是波特有的現(xiàn)象干涉是波特有的現(xiàn)象, _、 _等一切波都能發(fā)生干涉。等一切波都能發(fā)生干涉。頻率頻率振幅振幅相位差相位差相互加強相互加強相互減弱相互減弱振幅振幅振幅之差振幅之差振幅之和振幅之和電磁波電磁波聲波聲波主題主題1:波的衍射波的衍射問題問題:(1)“聞其聲而不見其人聞其聲而不見其人”是不是說明聲波能發(fā)生衍射是不是

5、說明聲波能發(fā)生衍射,而光不能發(fā)生衍射而光不能發(fā)生衍射呢呢? (2)做一做教材中關(guān)于衍射的做一做教材中關(guān)于衍射的“演示演示”實驗實驗,跟同學(xué)討論一下跟同學(xué)討論一下,怎么才能讓衍射現(xiàn)怎么才能讓衍射現(xiàn)象更明顯呢象更明顯呢?解答解答:(1)光是一種電磁波光是一種電磁波,與聲波一樣都能發(fā)生衍射現(xiàn)象與聲波一樣都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,只是光的波長太小只是光的波長太小,衍衍射現(xiàn)象很不明顯。射現(xiàn)象很不明顯。(2)縫或障礙物的尺寸一定時縫或障礙物的尺寸一定時,可增大波長來使衍射現(xiàn)象更明顯可增大波長來使衍射現(xiàn)象更明顯;波長一定時波長一定時,可可減小縫或障礙物的尺寸來使衍射現(xiàn)象更明顯。減小縫或障礙物的尺寸來使衍射現(xiàn)象更明顯

6、。知識鏈接知識鏈接:衍射現(xiàn)象總是存在的衍射現(xiàn)象總是存在的,只是有明顯和不明顯的差異。只是有明顯和不明顯的差異。主題主題2:波的疊加波的疊加情景情景:做一做課本做一做課本“演示演示”中波的疊加的實驗中波的疊加的實驗,在一根水平繩兩端分別同時抖動在一根水平繩兩端分別同時抖動一下一下,形成一大一小兩個相向運動的波形。形成一大一小兩個相向運動的波形。問題問題:(1)這兩個波形在繩上傳播的速率是否相等這兩個波形在繩上傳播的速率是否相等?你怎么確定的你怎么確定的?(2)說說這兩個波形相遇時和相遇后的情況。說說這兩個波形相遇時和相遇后的情況。(3)說說生活中你看到或認識到的其他波相遇的情況。說說生活中你看到

7、或認識到的其他波相遇的情況。(4)兩列波疊加時兩列波疊加時,質(zhì)點的總位移是不是一定變大質(zhì)點的總位移是不是一定變大?解答解答:(1)相等相等;兩端同時抖動兩端同時抖動,看看兩個波形是不是在繩子的中點相遇?？纯磧蓚€波形是不是在繩子的中點相遇。(2)兩個波形相遇時兩個波形相遇時,波形發(fā)生疊加波形發(fā)生疊加,形成一個更高的波形成一個更高的波,此后又各自繼續(xù)向前傳此后又各自繼續(xù)向前傳播。播。(3)生活中的水波、聲波、光波相遇后都各自繼續(xù)向前傳播。生活中的水波、聲波、光波相遇后都各自繼續(xù)向前傳播。(4)不一定?？偽灰剖莾蓚€位移的矢量和不一定。總位移是兩個位移的矢量和,所以疊加區(qū)域的質(zhì)點的位移可能增所以疊加區(qū)

8、域的質(zhì)點的位移可能增大大,也可能減小。兩列同相波疊加也可能減小。兩列同相波疊加,振動加強振動加強,振幅增大振幅增大(如圖甲所示如圖甲所示);兩列反相兩列反相波疊加波疊加,振動減弱振動減弱,振幅減小振幅減小(如圖乙所示如圖乙所示)。知識鏈接知識鏈接:波的疊加不需要條件波的疊加不需要條件,在兩列波疊加時在兩列波疊加時,質(zhì)點的位移是每列波單獨質(zhì)點的位移是每列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。傳播時引起的位移的矢量和。主題主題3:波的干涉波的干涉情景情景:做一做課本做一做課本“演示演示”中水波干涉的實驗中水波干涉的實驗,并仔細觀察課本中并仔細觀察課本中“波的干涉示意波的干涉示意圖圖”,回答下列問題?；卮?/p>

9、下列問題。問題問題:(1)你認為決定這個演示實驗成功的關(guān)鍵因素是什么你認為決定這個演示實驗成功的關(guān)鍵因素是什么?(2)觀察到的實驗現(xiàn)象是怎樣的觀察到的實驗現(xiàn)象是怎樣的?(3)為了讓波的干涉實驗效果更明顯一些為了讓波的干涉實驗效果更明顯一些,實驗中形成的兩列波最好還具備哪實驗中形成的兩列波最好還具備哪一個相同的物理量一個相同的物理量?(4)如圖所示如圖所示,音叉由兩個完全相同的叉股組成音叉由兩個完全相同的叉股組成,當(dāng)我們用音錘敲一個叉股時當(dāng)我們用音錘敲一個叉股時,兩兩個叉股都會振動個叉股都會振動,并發(fā)出聲音。請拿一個音叉敲一下后在耳旁緩慢轉(zhuǎn)動并發(fā)出聲音。請拿一個音叉敲一下后在耳旁緩慢轉(zhuǎn)動,仔細仔

10、細聽聽聲音的變化聽聽聲音的變化,說說聽到的情況并做出解釋。說說聽到的情況并做出解釋。解答解答:(1)兩個波源固定在同一個振動片上兩個波源固定在同一個振動片上,能夠形成兩列頻率和振動方向都相能夠形成兩列頻率和振動方向都相同的水波。同的水波。(2)水面上出現(xiàn)了一條條相對平靜的區(qū)域和振動激烈的區(qū)域水面上出現(xiàn)了一條條相對平靜的區(qū)域和振動激烈的區(qū)域,這兩個區(qū)域在水這兩個區(qū)域在水面上的位置是穩(wěn)定不變的面上的位置是穩(wěn)定不變的,即形成波的干涉圖樣。即形成波的干涉圖樣。(3)為了讓波的干涉實驗效果更明顯一些為了讓波的干涉實驗效果更明顯一些,兩列波最好還具備相同的振幅。兩列波最好還具備相同的振幅。(4)音叉敲一下

11、后在耳旁緩慢轉(zhuǎn)動音叉敲一下后在耳旁緩慢轉(zhuǎn)動,會聽到忽強忽弱的聲音會聽到忽強忽弱的聲音,這是聲音的干涉現(xiàn)這是聲音的干涉現(xiàn)象。兩個完全相同的叉股發(fā)出的聲音頻率相同象。兩個完全相同的叉股發(fā)出的聲音頻率相同,音叉轉(zhuǎn)動相當(dāng)于人圍繞音叉音叉轉(zhuǎn)動相當(dāng)于人圍繞音叉轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),耳朵的位置時而處在振動加強的區(qū)域耳朵的位置時而處在振動加強的區(qū)域,時而處在振動減弱的區(qū)域。時而處在振動減弱的區(qū)域。知識鏈接知識鏈接:若兩波源振動步調(diào)相同若兩波源振動步調(diào)相同,某點到兩波源的距離差為半波長的奇數(shù)倍某點到兩波源的距離差為半波長的奇數(shù)倍時振動減弱時振動減弱,為半波長的偶數(shù)倍時振動加強。為半波長的偶數(shù)倍時振動加強。C【解析】凡是波都能發(fā)

12、生衍射現(xiàn)象【解析】凡是波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,不過有時衍射現(xiàn)象明顯不過有時衍射現(xiàn)象明顯,有時衍射現(xiàn)象不明有時衍射現(xiàn)象不明顯。只有當(dāng)縫、孔或障礙物的尺寸跟波長相差不多或比波長更小時顯。只有當(dāng)縫、孔或障礙物的尺寸跟波長相差不多或比波長更小時,才能發(fā)生才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。明顯的衍射現(xiàn)象?！军c評】任何波都存在衍射現(xiàn)象【點評】任何波都存在衍射現(xiàn)象,只是有明顯和不明顯的差異只是有明顯和不明顯的差異,縫或障礙物的尺縫或障礙物的尺寸與波長差不多或比波長小時寸與波長差不多或比波長小時,能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。1.(考查產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件考查產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件)以下關(guān)于波的衍射的說法中

13、正確的是以下關(guān)于波的衍射的說法中正確的是()。A.波遇到障礙物時波遇到障礙物時,一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B.當(dāng)障礙物的尺寸比波長大得多時當(dāng)障礙物的尺寸比波長大得多時,衍射現(xiàn)象很明顯衍射現(xiàn)象很明顯C.當(dāng)孔的大小比波長小時當(dāng)孔的大小比波長小時,衍射現(xiàn)象很明顯衍射現(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)象才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B2.(考查波的干涉現(xiàn)象考查波的干涉現(xiàn)象)下列現(xiàn)象屬于波的干涉現(xiàn)象的是下列現(xiàn)象屬于波的干涉現(xiàn)象的是()。A.面對障礙物大喊一聲面對障礙物大喊一聲,過一會聽見自己的聲音過一會聽見自己的聲音B.

14、將一個音叉敲響將一個音叉敲響,人圍繞它走一周人圍繞它走一周,將聽到忽強忽弱的聲音將聽到忽強忽弱的聲音C.在障礙物的后面可以聽到前面的人說話的聲音在障礙物的后面可以聽到前面的人說話的聲音D.一人敲一下長鋼管的一端一人敲一下長鋼管的一端,另一人緊貼長鋼管的另一端另一人緊貼長鋼管的另一端,先后聽到兩次聲音先后聽到兩次聲音【解析】【解析】A為聲波的反射現(xiàn)象為聲波的反射現(xiàn)象,B為聲波的干涉現(xiàn)象為聲波的干涉現(xiàn)象,C為聲波的衍射現(xiàn)象為聲波的衍射現(xiàn)象,D是因為聲波通過空氣和鋼管傳播的速度不一樣造成的是因為聲波通過空氣和鋼管傳播的速度不一樣造成的,所以選項所以選項B正確。正確?！军c評】干涉現(xiàn)象是振動加強與振動減

15、弱的區(qū)域互相間隔且分布穩(wěn)定的現(xiàn)【點評】干涉現(xiàn)象是振動加強與振動減弱的區(qū)域互相間隔且分布穩(wěn)定的現(xiàn)象。象。C C3.(考查波的干涉特征考查波的干涉特征)兩列波相疊加產(chǎn)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象兩列波相疊加產(chǎn)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,得到了干涉得到了干涉圖樣圖樣,以下關(guān)于干涉的說法中不正確的是以下關(guān)于干涉的說法中不正確的是()。A.兩列波的頻率一定相等兩列波的頻率一定相等B.振動加強區(qū)與振動減弱區(qū)總是相互間隔的振動加強區(qū)與振動減弱區(qū)總是相互間隔的C.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)交替變化D.振動加強區(qū)在空間的位置一直不變振動加強區(qū)在空間的位置一直不變【解析】發(fā)生干涉現(xiàn)象時【解析】發(fā)生干涉現(xiàn)象

16、時,振動加強和振動減弱的區(qū)域是穩(wěn)定的振動加強和振動減弱的區(qū)域是穩(wěn)定的,加強的加強的區(qū)域總是加強區(qū)域總是加強,減弱的區(qū)域總是減弱減弱的區(qū)域總是減弱,故故C選項說法是不正確的。選項說法是不正確的。【點評】波的干涉現(xiàn)象中【點評】波的干涉現(xiàn)象中,振動加強區(qū)與振動減弱區(qū)的分布是穩(wěn)定的。振動加強區(qū)與振動減弱區(qū)的分布是穩(wěn)定的。 K4.(考查干涉圖樣考查干涉圖樣)兩個相干波源發(fā)出的兩列波分別用不同的同心圓表示兩個相干波源發(fā)出的兩列波分別用不同的同心圓表示,其波峰其波峰用實線表示用實線表示,波谷用虛線表示。某一時刻兩列波在空間傳播的情況如圖所示波谷用虛線表示。某一時刻兩列波在空間傳播的情況如圖所示,在在兩列波相遇的空間中有兩列波相遇的空間中有M、N、Q、K四點四點,則振動加強的點是則振動加強的點是 ,振振動減弱的點是動減弱的點是。 M、N、Q 【解析】當(dāng)波峰和波峰疊加或波谷和波谷疊加時【解析】當(dāng)波峰和波峰疊加或波谷和波谷疊加時,振動加強