波的干涉和衍射

關(guān)于波的干涉和衍射第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月生活中的物理現(xiàn)象實(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(huì)繞過它們繼續(xù)傳播，好象它們并不存在。第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)例3.一葉障目不見泰山

光的“轉(zhuǎn)彎”現(xiàn)象卻很難被觀察到。實(shí)例2.聞其聲不見其人。聲波“繞彎”？生活中的物理現(xiàn)象第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月１．現(xiàn)象：波可以繞過障礙物或通過小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射．一、波的衍射第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1.一切波都能發(fā)生衍射2.衍射是波特有的現(xiàn)象說明：波可“繞彎”第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月小孔小孔進(jìn)一步研究證明：當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)相差不多時(shí)，衍射現(xiàn)象十分明顯.二、什么條件下會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象？障礙物尺寸較小，幾乎無阻擋“繞彎”明顯尺寸較大，“繞彎”不明顯孔的尺寸較小“繞彎”明顯尺寸較大“繞彎”不明顯第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月演示在水槽里放兩塊擋板，中間留有一個(gè)狹縫，觀察水波通過狹縫后的傳播情況。

保持水波的波長(zhǎng)不變，改變狹縫的寬度，觀察水波的傳播情況有什么變化。第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月“聞其聲而不見其人”“一葉障目,不見泰山”but已知聲波的波長(zhǎng)范圍是1.7cm到17m，而可見光的波長(zhǎng)范圍在0.4μm到0.8μm三、你現(xiàn)在能予以解釋嗎?第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月ABD1、下列關(guān)于波的衍射說法正確的是（）A、衍射是一切波特有的現(xiàn)象B、對(duì)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，由于聲波波長(zhǎng)較大課堂練習(xí)第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2、水波通過小孔，發(fā)生一定程度的衍射，為使衍射現(xiàn)象更不明顯，可以（）A、增大小孔尺寸，同時(shí)增大水波的頻率B、增大小孔尺寸，同時(shí)減小水波的頻率C、縮小小孔尺寸，同時(shí)增大水波的頻率D、縮小小孔尺寸，同時(shí)減小水波的頻率A課堂練習(xí)第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3、下列關(guān)于波的衍射圖象正確的是（）BC注意:有孔衍射的子波源在小孔處課堂練習(xí)第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4、如圖所示，S為波源，MN為兩塊擋板，其中M固定，N板可上下移動(dòng)，兩板中間有一塊縫，此時(shí)測(cè)得A點(diǎn)沒有發(fā)生振動(dòng)，為了使A點(diǎn)能振動(dòng)起來，可采取的方法是（）A、增大波源的頻率B、減小波源的頻率C、將N板上移一些D、將N板下移一些BC課堂練習(xí)第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月兩列波相向運(yùn)行，相遇時(shí)會(huì)不會(huì)像兩個(gè)球相遇那樣改變它們?cè)瓉淼倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢？想想？一不會(huì)視頻第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

結(jié)論：兩列波相遇時(shí)，位移發(fā)生變化；相遇后，波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣，都保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，彼此之間沒有互相影響。1、相遇前2、相遇時(shí)刻3、相遇過程4、相遇后實(shí)驗(yàn)研究第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

波在相遇時(shí)仍然能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，相遇的波一旦脫離接觸又會(huì)按照原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播。波的獨(dú)立傳播特性第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

在相遇的區(qū)域里，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波所產(chǎn)生的振動(dòng)，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)仍然是在各自的平衡位置附近振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和。波的疊加原理第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

兩列頻率相同的波相遇時(shí)，在它們相遇的區(qū)域會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？我們先觀察下面的現(xiàn)象。想一想第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)減弱振動(dòng)減弱振動(dòng)減弱第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月由此可知：

兩列波相遇后，在水面上出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間伸展出來的相對(duì)平靜的區(qū)域和激烈振動(dòng)的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且相互隔開。第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1、定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象叫做波的干涉。

2、干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣波的干涉(interference)第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月x10tx20tx0tPP點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)（振幅為A1＋A2）3.干涉的解釋第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月如果在某一時(shí)刻，在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波峰相遇，經(jīng)過半個(gè)周期，就變成波谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，等于兩列波的振幅之和；因此在這一點(diǎn)，始終是兩列波干涉的加強(qiáng)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)最激烈.第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月x10tx20tx0tQＱ點(diǎn)振動(dòng)最弱（振幅為｜A1－A2｜）第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月x10tx20tx0tQＱ點(diǎn)不振動(dòng)（振幅為零）第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月如果在某一時(shí)刻，在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波谷相遇，經(jīng)過半個(gè)周期，就變成波谷和波峰相遇，在這一點(diǎn)，兩列波引起的振動(dòng)始終是減弱的，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差，如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于零，水面保持平靜．

第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）加強(qiáng)點(diǎn)波峰與波峰或波谷與波谷相遇；加強(qiáng)點(diǎn)與兩個(gè)波源的距離差：△r=r2-r1=kλ（k=0，±1，±2，±3……）（2）減弱點(diǎn)波峰與波谷相遇；減弱點(diǎn)與兩個(gè)波源的距離差：△r=r2-r1=(2k+1)λ/2

（k=0，±1，±2，3……）加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)滿足的條件：的的s1s2r1r2的p第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月把相應(yīng)的振動(dòng)最激烈的質(zhì)點(diǎn)連起來，為振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)；相應(yīng)的振動(dòng)最不激烈或靜止的質(zhì)點(diǎn)連起來，為振動(dòng)減弱區(qū)．振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)是相互隔開的．

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)的振幅大（?。?，而不是指振動(dòng)的位移大（?。?，因?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的．同一條雙曲線上各點(diǎn)都是加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn).第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月波的干涉圖樣波的干涉示意圖。白實(shí)線表示波峰所在位置，白虛線表示波谷所在位置第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3、產(chǎn)生干涉的條件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)象形成穩(wěn)定的干涉圖樣，則需要滿足一定的條件．

產(chǎn)生干涉的條件：兩列波的頻率必須相同．

4、一切波（只要滿足條件）都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉和衍射一樣都是波特有的現(xiàn)象．第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1.關(guān)于兩列波的干涉現(xiàn)象，下列說法中正確的是（）A.任意兩列波都能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B.發(fā)生干涉現(xiàn)象的兩列波，它們的頻率一定相同C.在振動(dòng)減弱的區(qū)域，各質(zhì)點(diǎn)都處于波谷D.在振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域，有時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移等于零練習(xí)：答案：BD第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2.下列說法正確的是（）A.兩列波相遇時(shí)，可以相互穿過繼續(xù)傳播，只在重疊區(qū)域發(fā)生疊加B.兩列波疊加區(qū)域的任何介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際位移是兩列波單獨(dú)引起位移的矢量和C.兩列波相遇時(shí),一列波對(duì)另一列的影響叫干涉D.干涉是特殊條件下疊加現(xiàn)象，兩個(gè)頻率相同的波源振動(dòng)產(chǎn)生的波可能發(fā)生干涉象ABCD第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3.兩列波長(zhǎng)相同的水波發(fā)生干涉，若在某一時(shí)刻，P點(diǎn)處恰好兩列波的波峰相遇，Q點(diǎn)處兩列波的波谷相遇，則（）A．P點(diǎn)的振幅最大，Q點(diǎn)的振幅最小B．PQ兩點(diǎn)的振幅都是原兩列波的振幅之和C．PQ兩點(diǎn)的振動(dòng)周期同D．PQ兩點(diǎn)始終處在最大位移處和最小位移處BC第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4.如圖所示，S1、S2是兩個(gè)頻率相等的波源，它們?cè)谕环N介質(zhì)中傳播，以S1、S2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時(shí)刻兩列波的波峰（實(shí)線）和波谷（虛線）則以下說法正確的是：（）A．質(zhì)點(diǎn)A是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)B．質(zhì)點(diǎn)D是振動(dòng)減弱點(diǎn)C．再過半周期，質(zhì)點(diǎn)B、C是振動(dòng)加強(qiáng)D．質(zhì)點(diǎn)A始終處于最大位移

A第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月5.兩列波發(fā)生了干涉現(xiàn)象，得到了干涉圖樣則…………（）A.振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)，始終處于最大位移處B.振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移，有時(shí)會(huì)小于振動(dòng)削弱的質(zhì)點(diǎn)的位移C.波峰與波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn)，其振動(dòng)始終加強(qiáng)D.波峰與波谷相遇處的質(zhì)點(diǎn)，其振動(dòng)始終削弱BCD第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月6.如圖所示，是水波干涉示意圖，S1、S2是兩波源，A、D、B三點(diǎn)在一條直線上，兩波波源頻率相同，振幅等大，就圖中標(biāo)出的各點(diǎn)，回答振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)是

，振動(dòng)減弱點(diǎn)是

（圖中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷）。AS1S2BDCEADBCE第37頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月7、如圖所示兩個(gè)頻率與相位、振幅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)疊加的結(jié)果正確的描述是()A．在A點(diǎn)出現(xiàn)波峰后，經(jīng)過半個(gè)周期該點(diǎn)還是波峰B．B點(diǎn)在干涉過程中振幅始終為零C．兩波在B點(diǎn)路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍D．當(dāng)C點(diǎn)為波