天津市耀華濱海學校高三物理學案：12.5波的衍射新人教版

1、第五節(jié) 波的衍射新知預(yù)習（1）“聞其聲而不見其人”是聲波的_現(xiàn)象.（2）光波的波長在_的范圍，跟一般障礙物的尺寸相比非常_，所以通常的情況下看不到光的_，就說光沿_.（3）實驗表明，當縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長_，或者比波長更_時，能觀察到明顯衍射現(xiàn)象.（4）衍射是_特有的現(xiàn)象.典題熱題知識點一 衍射現(xiàn)象例1下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是( )A.衍射是一切波特有的現(xiàn)象B.對同一列波，縫、孔或障礙物越小衍射現(xiàn)象越明顯C.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D.聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較大解析：衍射是一切波特有的現(xiàn)象，所以選項A對C錯.發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的，只有

2、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B是正確的.聲波的波長在1.7 cm到17 m之間，一般常見的障礙物或孔的大小可與之相比，正是由于聲波波長較大，聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以選項D也是正確的.答案：ABD誤區(qū)警示 我們常見的衍射現(xiàn)象多數(shù)是橫波，很多同學誤認為縱波不能發(fā)生衍射.例2關(guān)于波的衍射現(xiàn)象下列說法正確的是( )A.當孔的尺寸比波長大時，一定不會發(fā)生衍射現(xiàn)象B.只有孔的尺寸與波長相差不多時，或者比波長還小時會觀察到明顯的衍射現(xiàn)象C.只有波才有衍射現(xiàn)象D.以上說法均不正確解析：當孔的尺寸比波長大時，會發(fā)生衍射現(xiàn)象，只不過不明顯；只有當孔、縫

3、或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，切不可把此條件用來判斷波是否發(fā)生了衍射現(xiàn)象.答案：B知識點二 發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件例3在做水波通過小孔衍射的演示實驗時，激發(fā)水波的振動頻率為5 Hz，水波在水槽中傳播速度為0.05 m/s，為使實驗效果明顯，使用小孔直徑d不能超過_m.解析：由v=f知= m=0.01 m. 要發(fā)生明顯衍射，應(yīng)使d,所以d0.01 m.答案：0.01方法歸納 發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸比波長小或者跟波長相差不多.知識點三 衍射現(xiàn)象實驗分析例4如圖12-5-5所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O

4、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）之間距離表示一個波長，則對于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是( )圖12-5-5A.此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.如果將孔AB擴大，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，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象解析：從圖中可以看出，孔的大小與波長相差不多，故能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，A選項正確.由于在同一均勻介質(zhì)中，波的傳播速度沒有變化，波的頻率是一定的，又根據(jù)=測得波長沒有變化，所以B選項是正確的.當孔擴大后，明顯衍射的條件將被破壞，故C選項正確.如果孔的大小不變，使波源頻率增

5、大，則波長減小，孔的尺寸將比波長，失去發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件，因此D選項不正確.答案：ABC知識點四 衍射現(xiàn)象與波動的綜合例5甲、乙二人分乘兩只船在湖中釣魚，兩船相距24 m，有一列水波在湖面上傳播，使每只船每分鐘上下浮動10次，當甲船位于波峰時，乙船位于波谷，這時兩船之間還有一個波峰，則此水波的波長為多少？波速為多少？若此波在傳播過程中遇到一根豎立的電線桿，是否會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？解析：本題主要考查了兩個知識點：一是如何根據(jù)物理情景，求出描述波的物理量；二是發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.根據(jù)甲船和乙船的位置可判定出波長，根據(jù)每只船每分鐘上下浮動的次數(shù)可知道波的頻率.答案：由題意知：T= s=6

6、 s，設(shè)波長為，則24 m=+,=16 m，所以v= m/s= m/s.由于=16 m大于豎立電線桿的直徑，所以當此波通過豎立的電線桿時會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象.巧解提示 解此題應(yīng)首先建立情景，大致畫出兩船之間的波形圖，以便準確地確定波長；再根據(jù)波長和障礙物尺寸的關(guān)系確定是否會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象.自主廣場我夯基我達標1.在做水波通過小孔衍射的演示實驗時，激發(fā)水波的振子振動頻率為5 Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.05 m/s，為使實驗效果更明顯，使用小孔直徑d應(yīng)為多少米？思路解析：由發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件知，當d時滿足要求.由v=f得：=0.01 m，故d，所以d0.01 m.答案：d0.01

7、m2.對于波長為100 m的聲波，下列說法正確的是（ )A.在同一均勻的介質(zhì)中，此波長比20 m的聲波傳播得快B.不能被聽見C.波長太長,不能產(chǎn)生明顯的衍射D.不能產(chǎn)生反射思路解析：對于波長為100 m的聲波，其頻率為：f= z=3.4 Hz20 Hz，故正常人聽不見，選項B正確.由于在同一種均勻的介質(zhì)中，故聲波的傳播速度相同，選項A錯誤.由于聲波也是機械波，具有波的一切性質(zhì)，故C、D錯誤.答案：B3.下列說法正確的是（ )A.衍射是一切波特有的現(xiàn)象B.對同一列波，障礙物或孔越小衍射越明顯C.聽到回聲是聲波的衍射現(xiàn)象D.聽到回聲是共鳴現(xiàn)象思路解析：衍射是波特有的現(xiàn)象，是波區(qū)別于其他物質(zhì)的特征，

8、障礙物或孔的尺寸越小，越能滿足發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，回聲是聲波的反射現(xiàn)象，如果回聲到達人耳比原聲滯后0.1 s以上，就能區(qū)分回聲和原聲.答案：AB4.波長為0.01 m的超聲波，在經(jīng)過某一小孔時發(fā)生了明顯的衍射現(xiàn)象，則這個小孔的可能直徑（ )A.大約為1 m B.大約為0.01 mmC.大約為0.1 cm D.大約為0.1 dm思路解析：發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的大小比波長小或相差不大，波長為0.01 m的超聲波，所以孔的可能直徑大約為0.01 m或0.01 mm，也有可能為0.1 cm左右.答案：BCD5.波長為60 m和17 m的兩列聲波在空氣中傳播時，下列敘述正確的是（ )

9、A.波長60 m的聲波比17 m的聲波傳播速度慢B.波長60 m的聲波比17 m的聲波頻率小C.波長60 m的聲波比17 m的聲波易發(fā)生衍射D.波長60 m的聲波不能被反射思路解析：不管波長長度為多少，聲波在空氣中傳播速度都為340 m/s，由波長、聲速、頻率關(guān)系可知f=,波長越長，頻率越小，所以A錯，B對.由發(fā)生明顯衍射的條件可知，波長較長，發(fā)生衍射較容易，C對.任何波都可以發(fā)生反射，D錯.答案：BC6.下列現(xiàn)象或事實屬于衍射現(xiàn)象的是（ )A.風從窗戶吹進來B.雪堆積在背風的屋后C.水波前進方向上遇到凸出在水面上的小石，小石對波的傳播沒有影響D.晚上看到水中月亮的倒影思路解析：波在傳播過程中

10、偏離直線傳播繞過障礙物的現(xiàn)象稱為波的衍射.C與衍射現(xiàn)象相符. 答案：C7.關(guān)于波的衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是（ )A.某些波在一定條件下才有衍射現(xiàn)象 B.某些波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象C.一切波在一定條件下才有衍射現(xiàn)象 D.一切波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象思路解析：一切波只要遇到障礙就會發(fā)生衍射現(xiàn)象，但要發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的大小和波的波長差不多.答案：D8.一列水波穿過小孔產(chǎn)生了衍射現(xiàn)象，衍射的水波與原來的水波相比（ )A.波長變短了 B.頻率變高了C.波速沒有變化 D.質(zhì)點的振幅變小了思路解析：由于衍射使波的能量分布范圍變大，從而導(dǎo)致單位面積上的能量變小，振幅變小.答案：CD我綜合

11、我發(fā)展9.人類耳朵能聽到的聲波頻率為20 Hz20 000 Hz，頻率低于20 Hz的聲波叫次聲波，高于20 000 Hz的聲波稱為超聲波.次聲波有很強的穿透力，它會與人體肌肉、內(nèi)臟器官固有的振動頻率發(fā)生共振，產(chǎn)生較大的振幅和能量，從而造成人體結(jié)構(gòu)的巨大破壞甚至死亡.美國專家研制出一種次聲波炸彈，專門對付搶劫犯，只要控制好次聲的強度，就能在幾秒鐘之內(nèi)，使人昏迷又不至于喪命，它是對付劫持人質(zhì)的劫機犯的最佳武器.請根據(jù)以上材料回答以下問題：（1）人耳能聽到的聲波波長的范圍是什么？（2）假設(shè)人體單位面積上接收到能量為e的次聲波就會造成死亡，今有一顆爆炸能量為E（轉(zhuǎn)化為次聲波的效率為）在人的正上方h處爆炸，h要多高，此人才是安全的？思路解析：