波的衍射和干涉课件

矢量和．
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两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区 域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现象。
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四、波的干涉
1．波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域 的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强 和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉．
干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样． 学科网
A．衍射是一切机械波特有的现象
B．对同一列波,缝或孔(障碍物)越小,衍 射现象越明显
C．只有横波才能发生衍射现象,纵波不 能发生衍射现象
D．声波容易发生衍射是由于声波波长
较大
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课堂练习
3．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两 块挡板，AB是一个孔，O为波源，图中已画出波源
所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲 线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传
B．只要是波就能产生稳定的干涉。
C．不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频 率相等，振动情况相同就能产生稳定干涉。 D．波的干涉是波叠加的特例
A．播此情时况能，明下显述观描察述到正波确的的衍是A射（B现C象）
B．挡板前波纹间距离相等
C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到
明显的衍射现象
D．如果孔的大小不变，使波源频率增
大，能更明显地观察衍射现象
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二、波的叠加
两列波相遇后，彼此 穿过，继续传播，波 的形状和传播的情形 都跟相遇前一样，也 就是说，相遇后，它 们都保持各自的运动 状态，彼此都没有受 到影响．
孔或障碍物后传播,于是就出现了偏离直线传播方
向的衍射现象
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【答案】 BC
【解析】 波发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺 寸与波长相差不多，或者比波长更小，所以要使P点振动起 来，有两种方法：一是减小孔的尺寸，二是增大波的波长．N 板向上移，可以减小孔的尺寸；由v＝λf可知，水波的波速一 定，减小波源的频率可以增大水波的波长．
【答案】 N板上移，或减小波源振动的频率
2．发生明显衍射的条件 障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多． (1)障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的 条件，仅是衍射现象是否明显的条件．一般情况下，波长较大 的波容易产生显著的衍射现象． (2)波传到小孔(或障碍物)时，小孔(或障碍物)仿佛一个新 的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔后传播， 于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象．
(3)当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于 衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到．
二、波的叠加原理和干涉现象 波的叠加：几列波在相遇时能够保持各自的运动状态继续 传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引 起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起位移的矢 量和． 干涉是稳定的叠加，两列波能发生干涉的条件是频率和振 动方向相同，并且有固定的相位差．
波的衍射和干涉
一、波的衍射 1．定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象． 2．发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍 物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明 显的衍射现象． 3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波 特有的现象．
二、波的干涉 1．波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，质点同时参 与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时 引起的位移的矢量和． 2．波的干涉 (1)定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加 大、某些区域的振幅减小的现象．

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记录实验数据，包括激光波长、双缝间距 、干涉条纹间距等。
数据记录与处理技巧
数据记录
在实验过程中，需要详细记录实验条件（如激光波长、双缝间距等）和观察到的干涉条纹特征（如条纹间距、明 暗程度等）。
数据处理
通过对实验数据的分析，可以计算出光波的波长、双缝间距等相关物理量。同时，还可以通过比较不同条件下的 实验结果，探究波长、双缝间距等因素对干涉条纹的影响。
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总结回顾与拓展延伸
重点知识点总结回顾
波的衍射现象
衍射条件
波在传播过程中遇到障碍物或小孔时，能 够绕过障碍物或小孔继续传播的现象。
当障碍物的尺寸与波长相当或比波长小， 或与波长相差不多时，能发生明显的衍射 现象。
干涉现象
干涉条件
两列频率相同的波在空间某些区域相遇时 ，振动加强，在另一些区域相遇时振动减 弱，形成稳定的强弱分布的现象。
思考题与练习题
思考题
一列水波通过小孔时发生了明显的衍射现象 ，试解释其原因。若增大孔的直径，衍射现 象将如何变化？
练习题
两列水波在某区域相遇，产生了稳定的干涉 图样。已知其中一列波的频率为2Hz，另一 列波的频率为2.1Hz，求两列波相遇区域的
振动频率。
THANKS
感谢观看
究波的衍射和干涉现象的物理本质。
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波的衍射与干涉在生活中 的应用
声学领域应用举例
声音的衍射
声音在遇到障碍物时会发生衍射现象，使得声音能够绕过障碍物继续传播，例如在山谷中呼喊时，声 音能够通过山体的衍射传到远处。
声音的干涉
当两个频率相同、相位差恒定的声波在空间某一点叠加时，会产生干涉现象，形成声音的加强或减弱 区域。例如，在音响设备中，利用声音的干涉原理可以实现立体声效果。

波叠加原理：
• 几列波在同一介质中传播，在介质中某一点 （或某一区域）相遇时，每一列波都能够保持 各自的状态继续沿着原来的方向向前传播，彼 此之间互不影响，好像没有遇到另一列波一样， 在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这 几列波所产生的振动，每一质点仍然是在各自 的平衡位置附近做振动．质点振动的位移等于 这几列波单独传播时引起的位移的矢量和．
A
上（S1、S2两点除外）共
有几个振动加强点。
S1
解：设A点为振动加强 点，则有
α
B
S2
|S1A－S2A|＝nλ
由图中可知：n＝0或n＝1
答案 6个
三 、波的特有现象
实验：声波也能发生干涉
声波、 水波 、光波都能发生干涉和衍射现象。
一切波都能发生干涉和衍射现象。 干涉和衍射是波特有的现象。
随堂练习
来，为振动减弱区．振动加强区和振动减弱区
是相互隔开的．
注意：
（1）振动加强的区 域振动始终加强，
振动减弱的区域振 动始终减弱．
（2）振动加强（减 弱）的区域是指质 点的振幅大（小）， 而不是指振动的位 移大（小），因为 位移是在时刻变化 的．
3、产生干涉的条件
• 两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图 样．而要产生稳定的干涉现象形成稳定的干涉图 样，则需要满足一定的条件．
例4：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和 BD是两块挡板，AB是一个孔，O为波源，图
中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条 相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长， 则波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的
是（ A．B、）C.
A．此时能明显观察到波的衍射现象
B．挡板前波纹间距离相等
C．如果将孔AB扩大，有可能观察不

§2.3 波的干涉和衍射
.
1
生活中的物理现象
实例1.在水塘里，微风激起的水波遇到突出水面的
小石子、芦苇，会绕过它们继续传播，好象它们
并不存在。
.
2
生活中的物理现象
实例2.闻其声不见其人。 光的 “ 转弯 ” 现
象却很声难被波观察“到。绕
弯”
实例3.一叶障目不见泰山
.
3
一、波的衍射 １．现象：波可以绕过障碍物或通过小 孔继续传播的现象叫做波的衍射．
.
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想一想
两列频率相同的波相遇时，在它们相遇的
区域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现
象。
.
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振动加强 振动减弱
振动加强
振动减弱
.
振动加强
振动加强
振动减弱
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由此可知：
两列波相遇后，在水面上出现了一条 条从两个波源中间伸展出来的相对平 静的区域和激烈振动的区域，这两种 区域在水面上的位置是固定的，而且 相互隔开。
C、将N板上移一些
D、将N板下移一些
.
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想一 想？
两列波相向运行， 相遇时会不会像两 个球相遇那样改变 它们原来的运动状 态呢？
.
不会
视频
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.
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实验研究
结论：两列波相遇时，位移发生变化；相遇后， 波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，都保持各 自的运动状态继续传播，彼此之间没有互相影响。
1、相遇前 2、相遇时刻 3、相遇过程
答振动加强点是 ADB ，振动减弱点是 CE
（图中实线表示波峰，虚线表示波谷）。
S1
S2
A
D
B
C
E
7、如图所示两个频率与相位、振幅均相同的波的干 涉图样中，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的

三.衍射: 波绕过障碍物的现象,波发生明显衍射的条件是: 障碍物或小孔的尺寸比波长小或能与波长相比.
四.声波.超声波和次声波: 1.能引起人耳感觉的声波频率范围是20-20000Hz, 频率大于20000Hz的声波叫超声波,频率小于20Hz 的称为次声波.
2.能把回声和原声区分开来的最小时间间隔是0.1 秒.
六、波的干涉、衍射、多普勒效应
一.叠加:
两列波相遇时.分离后都能保持其原有特性(f.A.λ. 振动方向)沿原来方向传播,在两列波重叠的区域里, 任一个质点的总位移,都等于两列波分别引起的矢 量和. 二.干涉:
频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强, 某些区域的振动减弱,,并且振动加强的区域和振 动减弱的区域互相间隔.设若两列波源到p点的距 离之差为△r=kλ(k=0.1.2.....)(即波长整数倍) 时,p点振动加强;当△r=(2k+1)λ/2(k=0.1.2. . 即半波长的奇数倍)时,p点振动减弱.
D.C处质点的振幅为2A.
S2 由题目条件可知,a.b.c所在 的中垂线为振动加强区域,直线 上各点的振幅均为2A,但这些质点都在振动,位移 不断变化.
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59.若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。 52.所有不能打败我的，都使我变得坚强，也使我变得柔软，因为我从中学会了悲悯。我不感谢那些折磨，但是，假如必须承受的话，我会试着去明白这一切在我生命中的意义，然后跨过它、克 服它。
16.不要把自己活得像落难者一样，急着告诉所有人你的不幸。你所经历的在别人眼里只是故事，成长本来就是一个孤立无援的过程，你要努力强大起来，然后独当一面。 31.不要沉沦，在任何环境中你都可以选择奋起。 38.为了不损及莫大的成功，神不能不渗近一滴苦涩的味儿。——希尔提 59.生无一锥土，常有四海心。 17.人生不过如此，且行且珍惜，每一次的失败，都是成功的伏笔；每一次的考验，都有一份收获；每一次的泪水，都有一次醒悟；每一次的磨难，都有生命的财富。 21.小时侯，幸福是很简单的事；长大了，简单是很幸福的事！ 75.成功之本取决于人的心理素质、人生态度和才能资质。除了这些还要具有高远的志向和实现目标的专心致志的毅力。特别是专注于一的精神，更有利于助人成功。 73.累了想想光头强，饿了想想灰太狼，走在人生的道路上，哪有理由不坚强……你羡慕别人的收入，却不知他日日夜夜的艰辛。你羡慕她说走就走的自由，却不知道她为这份自由付出的代价。 不要羡慕，去努力！

注意：
（1）振动加强的区域振动始终加强， 振动减弱的区域振动始终减弱．
（2）振动加强（减弱）的区域是指 质点的振幅大（小），而不是指振 动的位移大（小），因为位移是在 时刻变化的．
2、产生干涉的条件：
（1）一切波都能发生干涉，干涉是波特有的 现象，但两列波相遇叠加不一定能得到稳定 的干涉图样。而要产生稳定的干涉现象形成 稳定的干涉图样，则需要满足一定的条件。 （我们所说的干涉是指稳定的干涉） （2）两列波产生干涉的条件：
水波干涉图样
水波干涉俯视图样
2、加强点和减弱点的条件
如图A、B是两个振动情况相同的波源， 点P到A、B距离分别是S1 和S2 ，则：
P点是振动加强点的条件是：
S S1 S2 n (n 0，1，2，)
P点是振动减弱点的条件是：
S S1 S2 (2n 1) / 2 (n 1，2，3，)
现象：两列频率相同的水波相遇
后，在它们重叠的区域里出现了一 条条从两个波源中间伸展出来的相 对平静的区域和激烈振动的区域， 这两种区域在水面上的位置是固定 的，而且相互隔开。
二、波的干涉
1.定义：频率相同的两列波叠加， 使某些区域的振动加强，某些 区域的振动减弱，而且振动加 强和减弱的区域互相间隔,这种 现象叫做波的干涉.所形成的图 样叫做干涉图样。
a.频率必须相等。b. 相差恒定
注：干涉和衍射一样都是波特有的现象．
小结：
• 1 什么是波的独立性？ • 2 什么是波的叠加原理？ • 3 什么是波的干涉？ • 4 干涉加强点和减弱点满足的条件？ • 5 产生稳定干涉的条件是什么？
一、波的叠加
两列波相遇时，会 不会像两个球相遇那 样改变它们原来的运 动状态呢？
一、波的叠加原理

小组讨论
5.试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一质点到两波源之间的距离存在
什么规律？减弱区呢？
若P点为振动加强点：
则有P点到两列波的波源的距离差等 于波长的整数倍或半个波长的偶数倍。
s1 -s2
2n
•
2
（n = 0,1,2,……）
小组讨论
6.试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一质点到两波源之间叉相遇 (红是红、绿是绿，…) 听乐队演奏 (仍可辨出不同乐器的音色、旋律) 空中无线电波很多 (仍能分别接收各个电台)
二、波的叠加
波的叠加原理
在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所引起的振动，质点振动的位移等于这几 列波单独传播时引起的位移的矢量和。
三、波的干涉
一、波的衍射现象
发生明显衍射现象的条件： 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时，才能观察 到明显的衍射现象.
一、波的衍射现象
(1)衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。 窄缝宽度比波长越大，衍射现象越不明显；水波的传播越接近直线传播。 (2)障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小，并不是决定衍射能否发 生的条件，仅是发生明显衍射的条件。 (3)一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象。 (4)波传到小孔（或障碍物）时，小孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出与原 来同频率的波在孔或障碍物后传播，于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象。 (5)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于能量的减弱，衍射现象不 容易观察到。
一、波的衍射现象
【例1】下列说法正确的是（ AB ）
A.衍射是一切波特有的现象 B.对同一列波，障碍物或孔越小衍射越明显 C.听到回声是声波的衍射现象 D.听到回声是共鸣现象

(3)当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍 射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。
1．波遇到障碍物时，一定发生衍射现象吗？ 提示：波遇到障碍物时，一定发生衍射，衍射是波特有的现 象，一切波都会发生衍射现象。 2．既然一切波都能够发生衍射，那为什么生活中见不到光 波的衍射现象？ 提示：光波的波长通常在 0.4～0.7 μm 的范围内，跟一般障 碍物的尺寸相比非常小，所以通常的情况下看不到光的衍射，看 到的是光的直线传播。
波的衍射和干涉
一、波的衍射 1．定义：波 绕过 障碍物继续传播的现象。
2．实验及现象 (1)实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留个 狭缝。 (2)现象 ①狭缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿 直线 传播 一样，挡板后面产生一个 阴影区 。 ②狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时：波 绕到 挡板后面继续传播。
解析：从图中可以看出，孔的大小与波长相差不多，故能够 发生明显的衍射现象，A 选项正确。由于在同一均匀介质中，波 的传播速度没有变化，波的频率是一定的，又根据 λ＝vf 可得波 长 λ 没有变化，所以 B 选项是正确的。当孔扩大后，明显衍射的 条件将被破坏，故 C 选项正确。如果孔的大小不变，使波源频 率增大，则波长减小，孔的尺寸将比波长大，失去发生明显的衍 射现象的条件，因此 D 选项不正确。
e 点位于加强点的连线上，仍为加强点，f 点位于减弱点的 连线上，仍为减弱点，选项 B 错误。
相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，选项 C 错误。
因形成干涉图样的质点都在不停地做周期性振动，经半个周 期步调相反，选项 D 正确。
答案：AD
振动加强点与振动减弱点的判断方法 (1)条件判断法：振动情况完全相同的两波源产生的波叠加 时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的路程差为 Δr，当 Δr ＝2k·2λ(k＝0,1,2…)时为振动加强点；当 Δr＝(2k＋1)·2λ(k＝0,1,2…) 时为振动减弱点。若两波源振动步调相反，则上述结论相反。