波的衍射和干涉课件

图12－4－1
科目一考试 http://km1.jsyst.cn/ 2016年科目一模 拟考试题
科目二考试 http://km2.jsyst.cn 2016年科目二考试技巧、 考试内容、考试视频
三、波的干涉 1．实验及现象 (1)实验：波源是固定在同一个振动片上的两根细 周期性 地触动 杆，当振动片振动时，两根细杆________
振幅最大，它们也在自己的平衡位置附近振动，
并不是只在波峰上，B错．
课堂互动讲练
明显衍射的条件
如图 12 － 4 － 3 所示中 S 为在水面上振动的波 源,M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移 动，两板中间有一狭缝，此时测得 A 处水没有振动 , 为使A处水也能发生振动,可采用的方法是( )
(2)明显干涉
明显干涉图样和稳定干涉图样意义是不同的，
明显干涉图样除了满足相干条件外，还必须满 足两列波振幅差别不大．振幅越是接近，干涉 图样越明显． 3．介质质点的振动
干涉区域内的各质点始终以振源的频率振动，
且振幅保持不变，但其位移随时间变化(振幅为0 的减弱点除外)．
4．干涉图样及其特征 (1)干涉图样：如图12－4－2所示．
第四节
波的衍射和干涉
课标定位
第 四 节 波 的 衍 射 和 干 涉
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课标定位 学习目标：1.知道波的衍射现象，理解发生明显衍射
的条件．
2．知道波的叠加原理，知道波的干涉现象实质上是 波的一种特殊的叠加现象． 3．理解形成稳定干涉图样的条件，知道波的干涉图 样的特点，掌握振动加强点、减弱点的振动情况．
二、对波的干涉现象的理解 1．波的叠加 叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都 会叠加． 2．波的干涉 (1)稳定干涉 稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类 的波,并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、 相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种 介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定 的振动加强点和减弱点．因此我们就看不到稳定的 干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．
3．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 ______ 减小 加大 、某些区域的振幅 ______ 的现象．
(2)干涉图样：波的干涉中所形成的图样．
(3)干涉条件： ______ 频率 相同、相位差恒定是两 列波产生干涉的必要条件．
核心要点突破
1．障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射是否发 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明显的衍射现象． 2． 衍射是否明显,通常的衡量就是孔或缝的宽度 d 与 d 波长 λ 的比值 λ ，比值越小，衍射现象相对越明显． 3．当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但 衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到．
②狭缝宽度与波长相差不多或比波长还小时：水 绕到 挡 板 后 面 继 续 传 播 , 如教 材 图 12.4 － 1 波 ______ 乙． 3．发生明显衍射的条件
缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 比波长更小 或者____________ 相差不多 ___________ ．
二、波的叠加 1．波的独立传播：两列波相遇后彼此穿过，仍然 保持 各自的__________ 运动状态 ，继续传播． ______ 2．波的叠加：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的位移的矢量和，如图 12－4－1所示．
在同一种介质中，波速已经确定，当改变波的
频率时，同时也改变了波长的大小．
变式训练 1
(2011 年厦门高二检测 ) 下列各图分别
表示一列水波在传播过程中遇到了小孔 (①、②图)
或障碍物(③、④图)，其中能发生明显衍射现象的
有(
)
图12－4－4 A．只有①②④ B．只有①④
C．只有②③
D．只有①③
解析：选A.图①②中小孔与波长相差不多，能发
B．振动加强区域的各质点都在波峰上
C．振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始 终减弱 D．振动加强的区域和振动减弱的区域不断地周期 性地交换位置
解析：选 C. 两列波发生稳定的干涉的条件是两列 波的频率相同且相位差恒定，故A错；且振动加强 区始终加强，振动减弱区始终减弱，形成稳定的 干涉图样，C对D错；振动加强区域的各质点只是
B．P、N两点始终处于平衡位置 C．M点到两波源的距离之差一定是波长的整数倍 D ．从该时刻起，经过四分之一周期，质点 M 到达 平衡位置
【思路点拨】
波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的
点为振动加强的点，波峰与波谷相遇的点为振动减 弱的点，在传播方向上，加强点的连线为加强区，
减弱点的连线为减弱区，只有当两波源的振动相位
(1)Δx＝nλ(n＝0,1,2„)， 即距离差为波长的整数倍时， P 点为振动加强点． λ (2)Δx＝(2n＋ 1) (n＝0,1,2„)，即距离差为半波长的 2 奇数倍时，P 点为振动减弱点． 若两波源的振动步调相反，则上述结论相反．
即时应用(即时突破，小试牛刀) 2．两列波相叠加发生了稳定的干涉现象，那么 ( ) A．两列波的频率不一定相同
D．a、b、c三点都是振动减弱点
2．现象解释 同相 (1)加强点：在某些点两列波引起的振动 ______, 质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的 振幅之和 ． __________ 反相 (2)减弱点：在某些点两列波引起的振动 ______, 振幅之差 质点振动的振幅等于两列波的 __________ ，若 两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零， 水面保持平静．
图12－4－2
(2)特征：①加强区和减弱区的位置固定不变．
②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与
减弱区不随时间变化)． ③加强区与减弱区互相间隔． 5．“加强点”与“减弱点”的判定方法 设S1、S2为振动频率相同、振动情况完全相同的
两个波源，它们产生的两列波在同一均匀介质中
传播．介质中某点P到S1、S2的距离分别为PS1、 PS2，距离差Δx＝|PS1－PS2|
相同时，加强点到两波源的距离差才是波长的整数 倍．不管波怎样叠加，介质中各质点均在各自的平 衡位置附近振动．
【自主解答】 由题图可知，O、M 为振动加强的 点， 此时 O 点处于波谷， M 点处于波峰， M 点是峰、 峰相遇，只有当两波源振动相位相同时，M 点到两 波源的距离差才是波长的整数倍，若两波源振动相 位相反， 则 M 点到两波源的距离差为半波长的奇数 倍，故 A、C 均错；N、P 两点为减弱点，又因为两 列波的振幅相同，因此 N、P 两点的振幅为零，即 1 两点始终处于平衡位置， B 正确． 从该时刻经 周期， 4 两列波分别引起的振动都使 M 点位于平衡位置， 故 M 点位于平衡位置，D 正确．故选 BD.
4．知道衍射和干涉是波特有的现象．
重点难点：1.发生明显衍射的条件． 2．产生干涉时，加强点、减弱点的判断．
课前自主学案
一、波的衍射 1．定义：波可以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 传播同 光沿 直线 传播一样,在挡板后面产生一个“阴影区”. ______ 如教材图12.4－1甲．
例1
图12－4－3
A．使波源的频率增大
B．使波源的频率减小 C．移动N使狭缝的间距增大 D．移动N使狭缝的间距减小 【精讲精析】 【答案】 BD 使孔满足明显衍射的条件即可，
或将孔变小，或将波长变大，B、D正确．
【题后反思】
波是否能发生明显衍射的条件
是障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不
多．关键是比较障碍物、孔与波长的尺寸．但
D．只有波才有衍射现象
解析：选CD.波绕过障碍物的现象称为波的衍射现
象，发生明显衍射的条件是孔或障碍物尺寸跟波
长差不多或者比波长更小．孔径大并不是不发生
衍射，只是更突出原波的传播，波面只有边缘有 变化．换句话说，波的衍射现象不明显，所以A、 B项错，C项正确．衍射现象是波的特有的现象， 所以D项正确．
生明显洐射，④中障碍物与波长相差不多，能发 生明显衍射，③图中障碍物比波长大的多，不能 发生明显衍射，故选A.
对干涉现象的理解
例2
如图12－4－5所示，实线和虚线分别表示振
)
幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷．此刻，M 是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是(
图12－4－5
A．该时刻质点O正处在平衡位置
为位移始终是最大的，而是指两列波在振动过程
中始终是加强的，这个加强点的位移有时可能为 零，有时可能最大．故选项A、B、D正确．
加强点、减弱点的判断
如图12－4－6所示，在同一均匀介质中有 S1 和 S2 两个波源，这两个波源的频率、振动方向 均相同，且振动的步调完全一致， S1 与 S2 之间相 距为4 m，若S1、S2振动频率均为5 Hz，两列波的 波速均为10 m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以 B点为圆心，以R＝BS1为半径画圆．
水面，形成两个波源，这两个波源发出的是相位 频率 相同、振动方向 相同、 ______ __________ 也相同的两列
波. (2) 现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条 相对平静 的区域和 __________ __________ 激烈振动 的区域，这两
稳定不变 的． 种区域在水面上的位置是__________
例3
图12－4－6
(1)该波的波长为多少？
(2)在S1、S2连线之间振动加强的点有几个？
(3) 在该圆周上 (S1 和 S2 两波源除外) 共有几个振动加 强的点？
v 10 【精讲精析】 (1)由公式 λ＝ ，得 λ＝ f 5
m＝2 m.
图 12－4－7
A．a点是振动加强点，c点是振动减弱点 B．a、c点是振动加强点，b点是振动减弱点 C．a、c点此时刻振动加强，经过一段时间后变 为振动减弱点，而b点可能变为振动加强点
【答案】
BD
变式训练 2
当两列波产生干涉时，如果两列 )
波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是(
Hale Waihona Puke Baidu
A．质点P的振动始终是加强的
B．质点P的振幅最大 C．质点P的位移始终最大 D．质点P的位移有时为零
解析：选ABD.依题意两列波满足干涉条件，其波
峰相遇点P一定是加强点，且振动是始终加强的，
合振幅最大．但需要注意的是，加强点不能理解
特别提醒： (1) 衍射是波特有的现象，凡能发生衍
射现象的一定是波．
(2) 波 的 衍 射 总 是 存 在 的 , 只 有 明 显 与 不 明 显 之
别．没有不发生衍射之说．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．下列说法中正确的是(
)
A．孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象 B．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象 C．只有孔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