-物理新導(dǎo)學(xué)筆記選修3-4第十二章-4省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

4波衍射和干涉第十二章

機(jī)械波第1頁知識(shí)內(nèi)容波衍射和干涉考試要求b課時(shí)要求1.知道波衍射現(xiàn)象和波產(chǎn)生顯著衍射現(xiàn)象條件，知道衍射是波特有現(xiàn)象，知道一切波都能發(fā)生衍射；經(jīng)歷波衍射研究過程，體會(huì)波傳輸特征.2.了解波疊加原理，知道波干涉現(xiàn)象和波發(fā)生干涉條件，知道一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波特有現(xiàn)象；經(jīng)歷波干涉研究過程.3.了解干涉現(xiàn)象中振動(dòng)加強(qiáng)與減弱意義.第2頁內(nèi)容索引知識(shí)探究新知探究點(diǎn)點(diǎn)落空題型探究重點(diǎn)難點(diǎn)各個(gè)擊破達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān)第3頁知識(shí)探究第4頁如圖1所表示是一個(gè)可觀察水波衍射水波發(fā)生槽，振源頻率是能夠調(diào)整，槽中放置兩塊可移動(dòng)擋板形成寬度可調(diào)整小孔，觀察水波傳輸，也能夠在水槽中放置寬度不一樣擋板，觀察水波傳輸.思索以下問題：一、波衍射[導(dǎo)學(xué)探究]圖1(1)水波碰到小孔時(shí)，會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？依次減小小孔尺寸，觀察到現(xiàn)象有什么改變？答案水波碰到小孔時(shí)，水波能穿過小孔，并能抵達(dá)擋板后面“陰影區(qū)”，小孔尺寸減小時(shí)，水波抵達(dá)“陰影區(qū)”現(xiàn)象愈加顯著.答案第5頁(2)當(dāng)水波碰到較大障礙物時(shí)，會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？當(dāng)障礙物較小時(shí)，會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？答案當(dāng)水波碰到較大障礙物時(shí)，將會(huì)返回，當(dāng)障礙物較小時(shí)，波能繼續(xù)向前傳輸.答案第6頁對(duì)波衍射現(xiàn)象了解(1)定義：波能夠繞過

繼續(xù)傳輸現(xiàn)象.(2)發(fā)生顯著衍射現(xiàn)象條件：只有縫、孔寬度或障礙物尺寸跟波長(zhǎng)

，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到顯著衍射現(xiàn)象.(3)波衍射現(xiàn)象普遍性：一切波都能發(fā)生

現(xiàn)象，

現(xiàn)象是波特有現(xiàn)象.[知識(shí)梳理]障礙物相差不多衍射衍射第7頁(1)兩個(gè)同學(xué)分別抓住繩子兩端，各自抖動(dòng)一下，繩上產(chǎn)生兩列凸起且相向傳輸波，兩列波相遇后是否還保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳輸？二、波疊加答案兩列波相遇后依然保持原來各自運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳輸，并沒有受到另一列波影響.答案[導(dǎo)學(xué)探究]第8頁(2)當(dāng)教室內(nèi)樂隊(duì)合奏時(shí)，我們聽到某種樂器聲音與這種樂器獨(dú)奏時(shí)發(fā)出聲音是否相同？是否受到了其它樂器影響？答案相同，沒有受到其它樂器影響.答案第9頁對(duì)波疊加了解(1)波獨(dú)立傳輸特征：幾列波相遇時(shí)各自

、

等運(yùn)動(dòng)特征，不受其它波影響.(2)波疊加原理：在幾列波重合區(qū)域里，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)

參加這幾列波引發(fā)振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)位移等于這幾列波單獨(dú)傳輸時(shí)引發(fā)位移

.[知識(shí)梳理]波長(zhǎng)頻率同時(shí)矢量和第10頁答案在水面上出現(xiàn)一條條從兩個(gè)波源中間伸展開相對(duì)平靜區(qū)域和猛烈振動(dòng)區(qū)域.改變其中一個(gè)小球振動(dòng)快慢，這種現(xiàn)象將消失.如圖2所表示，與振動(dòng)發(fā)生器相連兩個(gè)小球，在振動(dòng)發(fā)生器帶動(dòng)下上下振動(dòng)，形成兩個(gè)振動(dòng)頻率和振動(dòng)步調(diào)完全相同波源，在水面上形成兩列步調(diào)、頻率相同波，兩列波在水面上相遇時(shí)，能觀察到什么現(xiàn)象？假如改變其中一個(gè)小球振動(dòng)快慢，還會(huì)形成這種現(xiàn)象嗎？三、波干涉答案[導(dǎo)學(xué)探究]圖2第11頁對(duì)波干涉了解1.波干涉：

兩列波疊加時(shí)，一些區(qū)域

，一些區(qū)域

，這種現(xiàn)象叫做波干涉.2.產(chǎn)生穩(wěn)定干涉兩列波頻率一定相同.3.加強(qiáng)點(diǎn)(區(qū))和減弱點(diǎn)(區(qū))：(1)加強(qiáng)點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)振幅等于兩列波振幅之和，A＝

.(2)減弱點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)振幅等于兩列波振幅之差，A＝

，若兩列波振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)合振幅就等于零.[知識(shí)梳理]頻率相同振幅加大振幅減小A1＋A2|A1－A2|第12頁4.干涉圖樣及其特征：(1)干涉圖樣：如圖3所表示.圖3(2)特征①加強(qiáng)區(qū)一直加強(qiáng)，減弱區(qū)一直減弱(加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時(shí)間改變).②振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)一直在以振源頻率振動(dòng)，其振幅不變(若是振動(dòng)減弱點(diǎn)，振幅小)，但其位移隨時(shí)間發(fā)生改變.(處于振動(dòng)減弱點(diǎn)且兩列波合振幅為零情況除外)③加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)相互間隔且位置固定不變.第13頁1.判斷以下說法正誤.(1)只有當(dāng)障礙物尺寸與波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)小時(shí)，才會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象.(

)(2)敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉(zhuǎn)動(dòng)音叉，聽到聲音忽強(qiáng)忽弱是聲波干涉現(xiàn)象.(

)(3)只有頻率相同兩列波才能夠疊加.(

)(4)在振動(dòng)減弱區(qū)域，各質(zhì)點(diǎn)都處于波谷.(

)[即學(xué)即用]×√××答案第14頁2.兩個(gè)頻率、振動(dòng)方向、初始相位均相同波源S1、S2，產(chǎn)生波在同一介質(zhì)中傳輸時(shí)，某時(shí)刻t形成如圖4所表示干涉圖樣，圖樣中兩波源S1、S2同時(shí)為波谷(實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷)，在圖中標(biāo)有A、B、C三個(gè)點(diǎn)，則振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)是______，振動(dòng)減弱點(diǎn)是____.答案圖4A、BC解析解析由題圖可知A點(diǎn)為波峰與波峰相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；B點(diǎn)是波谷與波谷相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；C點(diǎn)是波峰與波谷相遇，是振動(dòng)減弱點(diǎn).第15頁題型探究第16頁一、波衍射1.關(guān)于衍射條件：應(yīng)該說衍射是沒有條件，衍射是波特有現(xiàn)象，一切波都能夠發(fā)生衍射.衍射只有“顯著”與“不顯著”之分，障礙物或小孔尺寸跟波長(zhǎng)差不多，或比波長(zhǎng)小是產(chǎn)生顯著衍射條件.2.波衍射實(shí)質(zhì)分析：波傳到小孔(障礙物)時(shí)，小孔(障礙物)好像是一個(gè)新波源，由它發(fā)出與原來同頻率波在小孔(障礙物)后傳輸，就偏離了直線方向.波直線傳輸只是在衍射現(xiàn)象不顯著時(shí)近似情況.第17頁A.此時(shí)能觀察到波顯著衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.假如將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到顯著衍射現(xiàn)象D.假如孔大小不變，使波源頻率增大，能觀察到更顯著衍射現(xiàn)象例1如圖5所表示是觀察水面波衍射試驗(yàn)裝置.AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源.圖中已畫出波源所在區(qū)域波傳輸情況，每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則關(guān)于波經(jīng)過孔之后傳輸情況，以下描述中正確是答案√解析√圖5√第18頁解析觀察題圖可知孔尺寸與波長(zhǎng)差不多，能觀察到波顯著衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)A對(duì)；因波傳輸速度不變，頻率不變，故波長(zhǎng)不變，即擋板前后波紋間距應(yīng)相等，故選項(xiàng)B對(duì)；若將孔AB擴(kuò)大，且孔尺寸遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)，則可能觀察不到顯著衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)C對(duì)；若f增大，由λ＝

，知λ變小，衍射現(xiàn)象變得不顯著了，故選項(xiàng)D錯(cuò).第19頁針對(duì)訓(xùn)練(·蒼南高二檢測(cè))在水波槽里放兩塊擋板，當(dāng)中留一窄縫，已知窄縫寬度為0.5cm.所用水波波長(zhǎng)為5cm，則以下選項(xiàng)中衍射圖樣正確是答案√解析解析窄縫寬度0.5cm顯著小于水波波長(zhǎng)5cm，符合發(fā)生顯著衍射現(xiàn)象條件，且水波是以水中“某點(diǎn)”為中心弧線，C正確.第20頁二、波疊加兩列波相互疊加規(guī)律：兩列波相互疊加時(shí)，疊加區(qū)質(zhì)點(diǎn)位移等于兩列波分別引發(fā)位移矢量和，而不是位移大小代數(shù)和.第21頁例2

(·浙江4月選考·16)兩列頻率相同、振幅均為A簡(jiǎn)諧橫波P、Q分別沿＋x和－x軸方向在同一介質(zhì)中傳輸，兩列波振動(dòng)方向均沿y軸.某時(shí)刻兩波波面如圖6所表示，實(shí)線表示P波波峰、Q波波谷；虛線表示P波波谷、Q波波峰.a、b、c為三個(gè)等距質(zhì)點(diǎn)，d為b、c中間質(zhì)點(diǎn).以下判斷正確是圖6A.質(zhì)點(diǎn)a振幅為2AB.質(zhì)點(diǎn)b一直靜止不動(dòng)C.圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c位移為0D.圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)d振動(dòng)方向沿－y軸答案√解析√第22頁解析由題可得兩列波頻率、波長(zhǎng)相等，實(shí)線表示P波波峰、Q波波谷；虛線表示P波波谷、Q波波峰，故a、c兩點(diǎn)為減弱點(diǎn)，b為加強(qiáng)點(diǎn).因?yàn)檎穹鶠锳，所以a、c兩點(diǎn)一直靜止不動(dòng)，故A、B錯(cuò)誤，C正確；此時(shí)d點(diǎn)處P波向下運(yùn)動(dòng)，Q波向下運(yùn)動(dòng)，所以質(zhì)點(diǎn)d沿－y軸方向振動(dòng)，D正確.第23頁三、波干涉振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)判斷方法(1)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)了解：不能認(rèn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)位移一直最大，振動(dòng)減弱點(diǎn)位移一直最小，而應(yīng)該是振幅增大點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，其實(shí)這些點(diǎn)也在振動(dòng)，位移能夠?yàn)榱?；振幅減小點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn).(2)條件判斷法：振動(dòng)頻率相同、振動(dòng)情況相同兩列波疊加時(shí)，某點(diǎn)到兩列波旅程差為Δx＝|x2－x1|＝kλ(k＝0,1，2，…)時(shí)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；當(dāng)Δx＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)時(shí)為振動(dòng)減弱點(diǎn).若兩波源振動(dòng)步調(diào)相反，則上述結(jié)論相反.第24頁例3如圖7所表示為兩個(gè)相干波源S1、S2產(chǎn)生波在同一個(gè)均勻介質(zhì)中相遇時(shí)產(chǎn)生干涉圖樣.圖中實(shí)線表示某時(shí)刻波峰，虛線表示波谷，b、d、f共線，以下說法正確是A.a、c兩點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，b、d兩點(diǎn)振動(dòng)

減弱B.e、f兩點(diǎn)振動(dòng)介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間C.經(jīng)適當(dāng)時(shí)間后，加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)位置交換D.經(jīng)半個(gè)周期后，原來位于波峰點(diǎn)將位于波谷，原來位于波谷點(diǎn)將位

于波峰圖7答案√解析√第25頁解析a點(diǎn)是波谷和波谷相遇點(diǎn)，c點(diǎn)是波峰和波峰相遇點(diǎn)，都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；而b、d兩點(diǎn)是波峰和波谷相遇點(diǎn)，都是振動(dòng)減弱點(diǎn)，選項(xiàng)A正確.e點(diǎn)位于加強(qiáng)點(diǎn)連線上，仍為加強(qiáng)點(diǎn)，f點(diǎn)位于減弱點(diǎn)連線上，仍為減弱點(diǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.相干波源疊加產(chǎn)生干涉是穩(wěn)定，不會(huì)隨時(shí)間改變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.因形成干涉圖樣質(zhì)點(diǎn)都在不停地做周期性振動(dòng)，經(jīng)半個(gè)周期步調(diào)相反，選項(xiàng)D正確.第26頁振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)了解：不能認(rèn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)位移一直最大，振動(dòng)減弱點(diǎn)位移一直最小，而應(yīng)該是振幅增大點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，其實(shí)這些點(diǎn)也在振動(dòng)，位移能夠?yàn)榱?；振幅減小點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn).總結(jié)提升第27頁A.a、d處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，b、c處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)減弱B.從圖示時(shí)刻經(jīng)過半個(gè)周期，e處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過旅程

為4AC.從圖示時(shí)刻經(jīng)過半個(gè)周期，g處質(zhì)點(diǎn)加速向平衡

位置運(yùn)動(dòng)D.從圖示時(shí)刻經(jīng)過四分之一周期，d處質(zhì)點(diǎn)振幅恰好為零例4

(·浙江11月選考·16)有兩列頻率相同、振動(dòng)方向相同、振幅均為A、傳輸方向相互垂直平面波相遇發(fā)生干涉.如圖8所表示，圖中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，a為波谷與波谷相遇點(diǎn)，b、c為波峰與波谷相遇點(diǎn)，d為波峰與波峰相遇點(diǎn)，e、g是a、d連線上兩點(diǎn)，其中e為連線中點(diǎn)，則答案解析圖8√√√第28頁解析由題意可知兩列波滿足發(fā)生干涉條件，a、d兩點(diǎn)分別為波谷與波谷疊加和波峰與波峰疊加，屬于振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，而b、c兩點(diǎn)為波峰與波谷疊加，屬于振動(dòng)減弱點(diǎn)，選項(xiàng)A正確；由題圖可知，e、g均為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，題圖圖示時(shí)刻，e點(diǎn)處于平衡位置，經(jīng)過半個(gè)周期后，e處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過旅程為4A，故B正確；圖示時(shí)刻g處質(zhì)點(diǎn)加速向平衡位置振動(dòng)，半個(gè)周期后加速向平衡位置運(yùn)動(dòng)，所以C正確；質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)振幅為偏離平衡位置最大距離，是一定值，不會(huì)發(fā)生改變，所以d處質(zhì)點(diǎn)振幅為2A，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.第29頁達(dá)標(biāo)檢測(cè)第30頁1231.(波衍射)一列波在傳輸過程中經(jīng)過一個(gè)障礙物，發(fā)生了一定程度衍射，以下哪種情況一定能使衍射現(xiàn)象更顯著A.增大障礙物尺寸，同時(shí)增大波頻率B.增大障礙物尺寸，同時(shí)減小波頻率C.縮小障礙物尺寸，同時(shí)增大波頻率D.縮小障礙物尺寸，同時(shí)減小波頻率答案√第31頁答案2.(波疊加)兩列波在某區(qū)域相遇，以下說法中正確是A.兩列波相遇時(shí)能夠保持各自狀態(tài)互不干擾B.因?yàn)檫@兩列波相遇時(shí)疊加，當(dāng)它們分開時(shí)波頻率、振幅都會(huì)發(fā)生改變C.這兩列波疊加以后一定會(huì)產(chǎn)生干涉圖樣