高二物理-波的衍射和干涉課件

1、波的衍射和干涉高二年級 物理回顧橫波縱波波峰波谷疏部密部機械波：機械振動在介質(zhì)中的傳遞。波的描述：時間周期性：周期T，頻率f空間周期性：波長波形圖1.波在傳播過程中遇到障礙物時波的行為會發(fā)生什么變化？2.兩列波在空間相遇時會發(fā)生什么現(xiàn)象？問題一.波的衍射衍射：波可以繞過障礙物或通過障礙物上的孔、縫而在障礙物的后繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。聲波繞過墻壁水波繞過蘆葦水波繞過礁石發(fā)波水槽的結(jié)構(gòu)和發(fā)波原理光源淺水槽起振器（振片、振針）反光鏡屏幕觀察發(fā)波水槽中水波的衍射振片單個振針兩個振針振片投影單個振針投影兩個振針投影1.觀察孔、縫寬度對衍射的影響規(guī)律：波長不變，狹縫寬度d與波長相差不多時，衍射現(xiàn)

2、象更明顯。波長不變，改變擋板縫寬2.觀察波長對衍射的影響規(guī)律：波長與狹縫寬度相差不多時，衍射現(xiàn)象更明顯；擋板縫寬不變，改變波長波長減小，衍射現(xiàn)象變得不明顯；波長與狹縫寬度相比非常小，水波將沿直線傳播。實驗表明：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，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。 聲波波長：1.7 cm 17 m一切波都能發(fā)生衍射。“聞其聲而不見其人”是為什么？光波波長：0.4m 0.7 m例1.如圖所示，擋板M是固定的，擋板N可以上下移動。現(xiàn)在把M、N兩塊擋板中的空隙當做一個“小孔”做水波的衍射實驗，出現(xiàn)了圖示的圖樣，P點的水沒有振動起來。為了使擋板左邊的振動傳到P點，可

3、以采用什么辦法？N板上移減小孔的大??；降低波源振動頻率增加波長。思考：1.為什么用超聲波定位而不用普通聲波？B超影像B超診斷超聲發(fā)射、反射冠狀病毒電子顯微鏡冠狀病毒電鏡照片2.冠狀病毒能用光學顯微鏡拍攝嗎？波為什么會發(fā)生衍射？惠更斯惠更斯原理兩列波相遇會發(fā)生什么現(xiàn)象？聲波相遇水波相遇觀察竹簾上兩個脈沖相遇發(fā)生的現(xiàn)象19波傳播的獨立性：兩列波在某區(qū)域相遇后再分開，傳播情況與未相遇時相同，互不干擾.波的疊加性：在相遇區(qū)，任一質(zhì)點的振動為二波單獨在該點引起的振動的合成.波的疊加利用彩虹圈驗證波的疊加原理兩列周期性的波相遇時，在它們重疊的區(qū)域里會發(fā)生什么現(xiàn)象？兩列水波相遇發(fā)生的現(xiàn)象出現(xiàn)振動加強區(qū)和減弱

4、區(qū)；振動加強區(qū)和減弱區(qū)分布穩(wěn)定；振動加強和減弱區(qū)相互間隔。（1）振動加強：S1與S2在P點引起的振動步調(diào)相同（2）振動減弱：S1與S2在P點引起的振動步調(diào)相反PS1S2r1r2如何解釋水波相遇發(fā)生的現(xiàn)象？兩個頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加兩個頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加規(guī)律M兩個頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加規(guī)律MP強 弱 強 弱 強弱 弱兩個頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加規(guī)律MPQ28二.波的干涉干涉：兩列波疊加時，某些區(qū)域的振幅加大、某些區(qū)域的振幅減小，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。形成的這種穩(wěn)定圖樣叫作干涉圖樣。干涉條件：波源頻率相同，相位差恒定，振動方向相近，

5、振幅相差不大，-相干波源。兩臺音響放大同一音頻信號：干涉教室中的燈發(fā)出的光：無干涉當波源S1與S2振動初相位相同時, P點振動強弱取決于波源距P點的距離差振動加強：振動減弱：振動加強與減弱的條件：兩個頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加規(guī)律PO1O2PQO1O2O雙曲線兩個頻率和步調(diào)完全相同的波源產(chǎn)生的波的疊加規(guī)律例1.主動降噪耳機原理-在耳機內(nèi)設(shè)有麥克風，用來收集周圍環(huán)境中的噪聲信號，通過耳機的處理器發(fā)出與噪聲振幅、頻率相同，相位相反的聲波來消滅噪聲。波的干涉應(yīng)用麥克風收集噪聲兩聲波干涉相消耳機發(fā)出與噪聲等幅、反相的聲波r2r1例3.假設(shè)麥克風與兩個音響之間的位置關(guān)系如圖所示，聲音經(jīng)過音響

6、放大后再傳回麥克風再次放大時可能會產(chǎn)生嘯叫。設(shè)聲波速度為350m/s,請同學們計算一下哪些頻率的聲波容易產(chǎn)生嘯叫？一.衍射1.定義：波可以繞過障礙物，偏離直線繼續(xù)傳播的現(xiàn)象2.明顯衍射的條件：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。小結(jié)二.干涉1.波的疊加：兩列波在某區(qū)域相遇后再分開，傳播情況與未相遇時相同，互不干擾；在相遇區(qū)，任一質(zhì)點的振動位移為兩波單獨在該點引起的振動的矢量和。2.干涉定義：頻率相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域振幅加大、某些區(qū)域振幅減小的現(xiàn)象。 3.干涉相長與相消的條件：波源的頻率和相位相同時，振動加強：振動減弱： 干涉和衍射都是波的特性，是一切波都具有的現(xiàn)象，干涉與衍射的本質(zhì)都是波的相干疊加。思考：1.5G通訊為何需要建設(shè)更多的基站？2.在圖所描述的時刻， M是波峰與波峰相遇的點，是凸起最高的位置之一。(1) 隨著時間的推移，這個凸起最高的位置在向哪個方向移動？是不是M質(zhì)點在向那個方向遷移？M