波的衍射和干涉

1、一、波的衍射一、波的衍射1、定義、定義：波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳：波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射。播的現(xiàn)象叫做波的衍射。1.一切波都能發(fā)生衍射一切波都能發(fā)生衍射2.衍射是波特有的現(xiàn)象衍射是波特有的現(xiàn)象說(shuō)明：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(zhǎng)只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。顯的衍射現(xiàn)象。注意：注意： 一切波都能發(fā)生衍射，而要發(fā)生明顯的衍一切波都能發(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(shí)，射現(xiàn)象須滿足上述條件，當(dāng)

2、不滿足上述條件時(shí)，衍射現(xiàn)象仍存在，只不過(guò)是衍射現(xiàn)象不明顯，衍射現(xiàn)象仍存在，只不過(guò)是衍射現(xiàn)象不明顯，不易被我們觀察到不易被我們觀察到1.1.衍射是波特有的現(xiàn)象衍射是波特有的現(xiàn)象, ,一切波都會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象一切波都會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象2.2.衍射現(xiàn)象總是存在的衍射現(xiàn)象總是存在的, ,只有明顯與不明顯的差異只有明顯與不明顯的差異3.3.障礙物或孔的尺寸大小障礙物或孔的尺寸大小, ,并不是決定衍射能否發(fā)并不是決定衍射能否發(fā)生的條件生的條件, ,僅是發(fā)生明顯衍射的條件僅是發(fā)生明顯衍射的條件4.4.一般情況下波長(zhǎng)較大的波容易產(chǎn)生顯著的衍射一般情況下波長(zhǎng)較大的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象現(xiàn)象5.5.波傳到小孔（或障礙

3、物）時(shí)波傳到小孔（或障礙物）時(shí), ,小孔或障礙物仿佛小孔或障礙物仿佛是一個(gè)新的波源是一個(gè)新的波源, ,由它發(fā)出與原來(lái)同頻率的波在孔由它發(fā)出與原來(lái)同頻率的波在孔或障礙物后傳播或障礙物后傳播, ,于是就出現(xiàn)了偏離直線傳播方向于是就出現(xiàn)了偏離直線傳播方向的衍射現(xiàn)象的衍射現(xiàn)象6.6.當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí), ,盡管衍射十分突出盡管衍射十分突出, ,但由于能量的減弱但由于能量的減弱, ,衍射現(xiàn)象不容易觀察到衍射現(xiàn)象不容易觀察到課課 堂堂 小小 結(jié)結(jié) 兩列波相遇后，彼兩列波相遇后，彼此穿過(guò)，繼續(xù)傳播，此穿過(guò)，繼續(xù)傳播，波的形狀和傳播的波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一情形都跟相遇前一樣

4、，也就是說(shuō)，相樣，也就是說(shuō)，相遇后，它們都保持遇后，它們都保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，彼此都沒(méi)有受到影彼此都沒(méi)有受到影響響 二、波的疊加二、波的疊加波疊加原理：波疊加原理： 幾列波在同一介質(zhì)中傳播，在介質(zhì)中某幾列波在同一介質(zhì)中傳播，在介質(zhì)中某一點(diǎn)（或某一區(qū)域）相遇時(shí)，每一列波一點(diǎn)（或某一區(qū)域）相遇時(shí)，每一列波都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)沿著原來(lái)的都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)沿著原來(lái)的方向向前傳播，彼此之間互不影響，好方向向前傳播，彼此之間互不影響，好像沒(méi)有遇到另一列波一樣像沒(méi)有遇到另一列波一樣(獨(dú)立性獨(dú)立性)，在，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波

5、所產(chǎn)生的振動(dòng)，每一質(zhì)點(diǎn)仍與這幾列波所產(chǎn)生的振動(dòng)，每一質(zhì)點(diǎn)仍然是在各自的平衡位置附近做振動(dòng)質(zhì)然是在各自的平衡位置附近做振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)點(diǎn)振動(dòng)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引起的位移的矢量和例例1. 1.下列現(xiàn)象或事實(shí)屬于衍射現(xiàn)象下列現(xiàn)象或事實(shí)屬于衍射現(xiàn)象的是的是( )( )A.A.風(fēng)從窗戶吹進(jìn)來(lái)風(fēng)從窗戶吹進(jìn)來(lái)B.B.雪堆積在背風(fēng)的屋后雪堆積在背風(fēng)的屋后C.C.水波前進(jìn)方向上遇到凸出水面的水波前進(jìn)方向上遇到凸出水面的小石子小石子, ,小石子對(duì)波的傳播沒(méi)有影小石子對(duì)波的傳播沒(méi)有影響響. .D.D.晚上看到水中月亮的倒影晚上看到水中月亮的倒影C例例2.2.下列關(guān)

6、于波的衍射的說(shuō)法正確下列關(guān)于波的衍射的說(shuō)法正確的是的是( )( )A.A.衍射是一切機(jī)械波特有的現(xiàn)象衍射是一切機(jī)械波特有的現(xiàn)象B.B.對(duì)同一列波對(duì)同一列波, ,縫或孔縫或孔( (障礙物障礙物) )越小越小, ,衍射現(xiàn)象越明顯衍射現(xiàn)象越明顯C.C.只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象, ,縱縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D.D.聲波容易發(fā)生衍射是由于聲波聲波容易發(fā)生衍射是由于聲波波長(zhǎng)較大波長(zhǎng)較大BD例例3.3.在水波槽的衍射實(shí)驗(yàn)中在水波槽的衍射實(shí)驗(yàn)中, ,若打擊若打擊水面的振子的頻率是水面的振子的頻率是5HZ,5HZ,水波在水波在槽中的傳播速度為槽中的傳播速度為0.05m/s

7、,0.05m/s,為觀為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象察到顯著的衍射現(xiàn)象, ,小孔直徑小孔直徑d d應(yīng)為應(yīng)為( )( )A.A. 10cm 10cm B.B. 5cm 5cm C.C. d1cm d1cm D.D. d1cm d1cmD例例4 4：如圖是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，：如圖是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，ACAC和和BDBD是兩塊擋板，是兩塊擋板，ABAB是一個(gè)孔，是一個(gè)孔，OO為波源，圖為波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每?jī)蓷l中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每?jī)蓷l相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況，下述描述正

8、確的則波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況，下述描述正確的是（是（ ） A A此時(shí)能明顯觀察到波的衍此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象射現(xiàn)象B B擋板前波紋間距擋板前波紋間距離相等離相等C C如果將孔如果將孔ABAB擴(kuò)大，擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象現(xiàn)象 D D如果孔的大小不變，如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯使波源頻率增大，能更明顯地觀察衍射現(xiàn)象地觀察衍射現(xiàn)象AB、C.這兩列波相遇后，在振動(dòng)著的水面上，出現(xiàn)了一這兩列波相遇后，在振動(dòng)著的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間伸展出來(lái)的相對(duì)平靜的區(qū)域條條從兩個(gè)波源中間伸展出來(lái)的相對(duì)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

9、位置和激烈振動(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(kāi)是固定的，而且相互隔開(kāi)三、波的干涉 注意：注意：（1）振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域振動(dòng)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減）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）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（?。?，幅大（小），而不是指振動(dòng)的位移大（小），因?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的因?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的4、產(chǎn)生、產(chǎn)生穩(wěn)定穩(wěn)定干涉的條件干涉的條件 兩列波相遇疊加不一定能得到穩(wěn)定的兩列波相遇疊加不一定能得到穩(wěn)定的干涉圖樣而要產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象形成干涉圖樣而要產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉

10、現(xiàn)象形成穩(wěn)定的干涉圖樣，則需要滿足一定的條穩(wěn)定的干涉圖樣，則需要滿足一定的條件件 兩列波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：兩列波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件： 1.頻率相等頻率相等 2.相差恒定相差恒定 . 5、聲波、聲波、 水波水波 、光波，電磁波等、光波，電磁波等一切波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。一切波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。 干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象隨堂練習(xí)1、下列兩列波相遇時(shí)疊加的說(shuō)法正確的是（、下列兩列波相遇時(shí)疊加的說(shuō)法正確的是（ ）A A、相遇后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的、相遇后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強(qiáng)。一列波將加強(qiáng)。B B、相遇后，兩列波的振動(dòng)情況與相遇前完

11、全相同。、相遇后，兩列波的振動(dòng)情況與相遇前完全相同。C C、在相遇區(qū)域，任一點(diǎn)的總位移等于、在相遇區(qū)域，任一點(diǎn)的總位移等于兩列波分兩列波分別引起是位移的矢量和。別引起是位移的矢量和。D D、幾個(gè)人在同一房間說(shuō)話，相互間聽(tīng)得很清楚，、幾個(gè)人在同一房間說(shuō)話，相互間聽(tīng)得很清楚，這說(shuō)明聲波在相遇時(shí)互不干擾。這說(shuō)明聲波在相遇時(shí)互不干擾。B C D 2、關(guān)于波的干涉，下列說(shuō)法正確的是（、關(guān)于波的干涉，下列說(shuō)法正確的是（ ） A、只有橫波才能產(chǎn)生干涉，縱波不能產(chǎn)生干涉。、只有橫波才能產(chǎn)生干涉，縱波不能產(chǎn)生干涉。 B、只要是波就能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉。、只要是波就能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉。C、不管是橫波還是縱波，只要疊加的

12、兩列波的頻、不管是橫波還是縱波，只要疊加的兩列波的頻率相等，振動(dòng)情況相同就能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉。率相等，振動(dòng)情況相同就能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉。D、波的干涉是波疊加的特例、波的干涉是波疊加的特例C D3當(dāng)兩列水波發(fā)生干涉時(shí)，如果兩列波的當(dāng)兩列水波發(fā)生干涉時(shí)，如果兩列波的波峰在波峰在P點(diǎn)相遇，下列說(shuō)法正確的有：點(diǎn)相遇，下列說(shuō)法正確的有： A 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的 B 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大的振幅最大 C 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大的位移始終最大 D 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)P的位移有時(shí)候?yàn)榱?。的位移有時(shí)候?yàn)榱?。答案答?A B D4、如圖所示兩個(gè)頻率與相位、振幅均相同的波的干、如圖所示兩個(gè)頻率與相位、振幅

13、均相同的波的干涉圖樣中，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，對(duì)疊加的涉圖樣中，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，對(duì)疊加的結(jié)果正確的描述是結(jié)果正確的描述是 ( )A在在A點(diǎn)出現(xiàn)波峰后，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期該點(diǎn)還是波峰點(diǎn)出現(xiàn)波峰后，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期該點(diǎn)還是波峰BB點(diǎn)在干涉過(guò)程中振幅始終為零點(diǎn)在干涉過(guò)程中振幅始終為零C兩波在兩波在B點(diǎn)路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍點(diǎn)路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍D當(dāng)當(dāng)C點(diǎn)為波谷時(shí)，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期此點(diǎn)出現(xiàn)波峰點(diǎn)為波谷時(shí)，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期此點(diǎn)出現(xiàn)波峰BS1S2ABDC 5 5、水面上有、水面上有A A、B B兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的振動(dòng)源，兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的振動(dòng)源，在在A A、B B連線的中垂線上有三個(gè)點(diǎn)連線的中垂線上

14、有三個(gè)點(diǎn)a a、b b、c c，已知某，已知某時(shí)時(shí)a a點(diǎn)是兩列波波峰和波峰相遇點(diǎn)，點(diǎn)是兩列波波峰和波峰相遇點(diǎn)，c c點(diǎn)是與點(diǎn)是與a a點(diǎn)最近點(diǎn)最近的波谷和波谷相遇點(diǎn)，的波谷和波谷相遇點(diǎn)，b b處在處在a a、c c之間，如下圖，以之間，如下圖，以下說(shuō)法正確的是：（下說(shuō)法正確的是：（ ）A A：a a振動(dòng)加強(qiáng)，振動(dòng)加強(qiáng)，c c點(diǎn)振動(dòng)減弱點(diǎn)振動(dòng)減弱B B：a a、c c點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，b b點(diǎn)振動(dòng)減弱點(diǎn)振動(dòng)減弱C: aC: a、b b、c c點(diǎn)振動(dòng)都加強(qiáng)點(diǎn)振動(dòng)都加強(qiáng)D D：a a、c c點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，b b點(diǎn)振動(dòng)不確定點(diǎn)振動(dòng)不確定ABabcC C例例1 1. 如圖所示兩列波相向

15、傳播，如圖所示兩列波相向傳播，當(dāng)它們相遇時(shí)在圖所示的甲、乙、當(dāng)它們相遇時(shí)在圖所示的甲、乙、丙、丁中，可能的是丙、丁中，可能的是 ( )A A圖乙、丙圖乙、丙 B B圖甲、乙圖甲、乙C C圖乙、丙、丁圖乙、丙、丁 D D圖甲、乙圖甲、乙A甲乙丙丁 例例2 2如圖所示，兩列簡(jiǎn)諧波均沿如圖所示，兩列簡(jiǎn)諧波均沿x x軸傳播，傳播速度的大小相軸傳播，傳播速度的大小相 等，其中等，其中一列沿一列沿x x方向傳播方向傳播( (圖中實(shí)線所示圖中實(shí)線所示) )，一，一列沿負(fù)列沿負(fù)x x方向傳播方向傳播( (圖中虛線所示圖中虛線所示) )，這，這兩列波的頻率相同，振動(dòng)方向均沿兩列波的頻率相同，振動(dòng)方向均沿y y軸，軸，則圖中則圖中x=1x=1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8各各點(diǎn)中振幅最大的是點(diǎn)中振幅最大的是x=x= 的點(diǎn)，振幅最的點(diǎn)，振幅最小的是小