波的干涉、衍射.ppt

五、波的干涉、衍射学习目标学习目标 1．知道什么是波的衍射．知道什么是波的衍射 2．知道波发生明显衍射的条件．知道波发生明显衍射的条件 3．知道衍射是波所特有的现象．知道衍射是波所特有的现象 4、知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的、知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的特点．特点． 5、知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象，知道干涉现象、知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象，知道干涉现象是波特有的现象．是波特有的现象．6、通过观察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，认、通过观察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，认识波的干涉条件及干涉现象的特征识波的干涉条件及干涉现象的特征重点重点：： 1.波的衍射现象波的衍射现象 2.波能够产生明显衍射的条件波能够产生明显衍射的条件 3、波的叠加及发生波的干涉的条件、波的叠加及发生波的干涉的条件难点难点：：1、产生明显衍射现象的条件的理解产生明显衍射现象的条件的理解 2、对稳定的波的干涉图样的理解．、对稳定的波的干涉图样的理解． 自主学习自主学习一、波的叠加原理一、波的叠加原理　在几列波　在几列波传播的重叠区域内播的重叠区域内质点要同点要同时参与由几参与由几列波引起的振列波引起的振动，，质点的点的总位移等于各列波位移等于各列波单独存独存在在时在在该处引起的振引起的振动位移的矢量和位移的矢量和．．这就是波的就是波的叠加原理，如叠加原理，如图1所示．所示．图图1二、波的干涉二、波的干涉现象象1．定．定义：振：振动__________，步，步调一致的两列波叠一致的两列波叠加，使介加，使介质中某些区域的中某些区域的质点振点振动始始终_____，另，另一些区域的一些区域的质点振点振动始始终_____，并且，并且这两种区域两种区域__________、、______________，，这种种稳定的叠加定的叠加现象叫做波的干涉．象叫做波的干涉．_____________叫做干涉叫做干涉图样．．2．．产生干涉的必要条件是：两列波的生干涉的必要条件是：两列波的_____一定相一定相同，而且两波源振同，而且两波源振动步步调一致．一致．频率相同率相同加加强强减弱减弱相互相互间隔隔位置保持不位置保持不变形成的形成的图样频率率三、波的衍射三、波的衍射现象象1．定．定义：波能：波能够绕到到________的后面的后面传播的播的现象，象，叫做波的衍射．叫做波的衍射．2．．发生明生明显的衍射的衍射现象的条件象的条件当当缝、孔的、孔的宽度或障碍物的尺寸大小与波度或障碍物的尺寸大小与波长_________或比波或比波长____时，就能，就能观察到明察到明显的衍的衍射射现象．象．四、多普勒效四、多普勒效应及其及其应用用1．多普勒效．多普勒效应指由于指由于观测者与波源之者与波源之间有有__________，，观测者者得到的得到的频率与波源率与波源频率不同的率不同的现象，它是象，它是______年奥地利物理学家年奥地利物理学家_________首先首先发现的．的．障碍物障碍物相差不多相差不多小小相相对运运动1842多普勒多普勒一、波的叠加原理1、波的独立传播、波的独立传播原理：原理：几列波相遇后能够保持各自的运动状态，继几列波相遇后能够保持各自的运动状态，继续传播，这一原理叫做波的独立传播原理。

续传播，这一原理叫做波的独立传播原理2、波的叠加原理、波的叠加原理：：在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和要点突破要点突破说明：波的叠加原理是波具有波的叠加原理是波具有独立传播性独立传播性的必然结果，由于的必然结果，由于总位移是多个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可总位移是多个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小能增大，也可能减小加加强强两列同相波叠加，振动加强，振幅增大两列同相波叠加，振动加强，振幅增大减减弱弱两列反相波叠加，振动减弱，振幅减小两列反相波叠加，振动减弱，振幅减小二、波的干涉现象1、波的干涉：频率相同频率相同的两列波叠的两列波叠加，使介质中某些区加，使介质中某些区域的质点振动域的质点振动始终加始终加强强，另一些区域的质，另一些区域的质点振动点振动始终减弱始终减弱，并，并且这两种区域相互且这两种区域相互间间隔隔、、位置保持不变位置保持不变，，这种稳定的叠加现象这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。

叫做波的干涉2、干涉图样：波产生干涉会形成一种加强和减弱相间隔的图样特征：特征：①①加强区和减弱区的位加强区和减弱区的位置固定不变．置固定不变．②②加强区始终加强，减弱区始加强区始终加强，减弱区始终减弱终减弱(加强区与减弱区不随时加强区与减弱区不随时间变化间变化)．．③③加强区与减弱区互相间隔．加强区与减弱区互相间隔．3、两列波干涉的条件：两列波干涉的条件：两列同类波的两列同类波的频率相同频率相同振动方向一致振动方向一致（同（同类波）相位差恒定相位差恒定说明：1、干涉是波特有的现象，一切波只要满足一定条件都能发、干涉是波特有的现象，一切波只要满足一定条件都能发生干涉现象能发生干涉现象的波源叫生干涉现象能发生干涉现象的波源叫相干波源相干波源2、干涉现象中那些总是振动加强的点或者振动减弱的点是、干涉现象中那些总是振动加强的点或者振动减弱的点是建立在两波源产生的机械波波长相同，也就是频率相同的前建立在两波源产生的机械波波长相同，也就是频率相同的前提下3、如果两列频率相同而相差不恒定的波叠加，或者两列频率、如果两列频率相同而相差不恒定的波叠加，或者两列频率不同的波叠加得到的图样都是不稳定的，而波的干涉指波叠加不同的波叠加得到的图样都是不稳定的，而波的干涉指波叠加中的一个中的一个特例特例，即产生稳定的叠加图样。

即产生稳定的叠加图样4、如果两列波频率相同，但振幅相差很大，将不会有明显的干、如果两列波频率相同，但振幅相差很大，将不会有明显的干涉现象因为振动加强区域与振动减弱区域都在振动，振幅差涉现象因为振动加强区域与振动减弱区域都在振动，振幅差别不大振动加强点和减弱点的判断方法：（（1）条件判断法）条件判断法振动情况振动情况完全相同完全相同的两波源叠加时，加强、减弱条件如下：的两波源叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为设点到两波源的距离差为△△x若两波源振动步调相同即相若两波源振动步调相同即相差为零：差为零：当当△△x=k·λ (k=0、、1、、2 …)时为加加强点点当当△△x=（（2k+1））·λ/2 (k=0、、1、、2 …)时为减弱点时为减弱点若两波源振动步调相反，即相差为π，则上述结论相反（（2）现象判断法）现象判断法若某点总是波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇，该点若某点总是波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇，该点为加强点、若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点为加强点、若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点若某点是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播若某点是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播1/4个个T，看该点是波峰和波峰（波谷和波谷）相遇，还是，看该点是波峰和波峰（波谷和波谷）相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判断该点是加强点还是减弱点。

波峰和波谷相遇，从而判断该点是加强点还是减弱点对波的干涉现象的理解对波的干涉现象的理解1、波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都、波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加2、振动加强点和振动减弱点始终以振源的频率振动，其位、振动加强点和振动减弱点始终以振源的频率振动，其位移随时间发生变化移随时间发生变化3、振动加强点是振动总是加强，但并不是始终处于波峰或、振动加强点是振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移为零只波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移为零只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈4、振动减弱点的振动始终减弱，它位移的大小始终等于两、振动减弱点的振动始终减弱，它位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差如列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止的，果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止的，并不振动并不振动三、波的衍射现象三、波的衍射现象实例实例1、在水塘里，微风激起的水波遇到突出水面的小石子、、在水塘里，微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇，会绕过他们继续传播，好象他们并不存在芦苇，会绕过他们继续传播，好象他们并不存在 实例实例2、听其声不见其人。

听其声不见其人 隔墙有耳隔墙有耳1、波的衍射：、波的衍射：波能绕过障碍物继续传播的现象，叫做波的波能绕过障碍物继续传播的现象，叫做波的衍射2、波发生的、波发生的明显衍射现象明显衍射现象条件是，障碍物或孔的尺寸比波长条件是，障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长差不多小，或者跟波长差不多说明： 1、衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象只有明显与不明显的差异只有明显与不明显的差异2、障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，、障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生仅是发生明显明显衍射的条件一般情况下，波长较大的波容易产衍射的条件一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象生显著的衍射现象3、波传到小孔（或障碍物）时，小孔或障碍物仿佛是一个新的、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就出现了偏离直线传播方向的衍射现象4、当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于能、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。

量的减弱，衍射现象不容易观察到即即时突破，小突破，小试牛刀牛刀1.关于波的叠加和干涉，下列关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是法中正确的是(　　　　)A．．两两列列频率率不不相相同同的的波波相相遇遇时，，因因为没没有有稳定定的的干干涉涉图样，所以波没有叠加，所以波没有叠加B．．两两列列频率率相相同同的的波波相相遇遇时，，振振动加加强强的的点点只只是是波波峰与波峰相遇的点峰与波峰相遇的点C．．两两列列频率率相相同同的的波波相相遇遇时，，如如果果介介质中中的的某某点点振振动是加是加强强的，某的，某时刻刻该质点的位移可能是零点的位移可能是零D．两列．两列频率相同的波相遇率相同的波相遇时，振，振动加加强强点的位移点的位移总是比振是比振动减弱点的位移大减弱点的位移大C解析：解析：选C.根据波的叠加原理，只要两列波相遇，根据波的叠加原理，只要两列波相遇，就会叠加，所以就会叠加，所以A错；两列；两列频率相同的波相遇率相同的波相遇时，，振振动加加强强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点，的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点，所以所以B错；振；振动加加强强的点的点仅是振幅加大，但仍在其是振幅加大，但仍在其平衡位置附近振平衡位置附近振动，也一定有位移，也一定有位移为零的零的时刻，所刻，所以以C正确，正确，D错．．2.下列关于波的衍射的下列关于波的衍射的说法正确的是法正确的是(　　　　)A．衍射是一切波特有的．衍射是一切波特有的现象象B．．对同同一一列列波波，，缝、、孔孔或或障障碍碍物物越越小小衍衍射射现象象越越明明显C．．只只有有横横波波才才能能发生生衍衍射射现象象，，纵波波不不能能发生生衍衍射射现象象D．声波容易．声波容易发生衍射生衍射现象是由于声波波象是由于声波波长较大大ABD解析：解析：选ABD.衍射是一切波特有的衍射是一切波特有的现象，所以象，所以选项A对C错；；发生明生明显的衍射的衍射现象是有条件的，象是有条件的，只有只有缝、孔的、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波度或障碍物的尺寸跟波长差不差不多或比波多或比波长更小更小时，才能，才能观察到明察到明显的衍射的衍射现象，所以象，所以选项B是正确的；声波的波是正确的；声波的波长在在1.7 cm到到17 m之之间，一般常，一般常见的障碍物或孔的大小可的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易大，声波容易发生衍射生衍射现象，所以象，所以选项D也是正确的．也是正确的． 3、、 如如图所示所示表示两个相干波源表示两个相干波源S1、、S2产生的波在同生的波在同一种均匀介一种均匀介质中相遇．中相遇．图中中实线表示某表示某时刻的波峰，刻的波峰，虚虚线表示的是波谷，下列表示的是波谷，下列说法正确的是法正确的是(　　　　)A．．a、、c两点的振动加强，两点的振动加强，b、、d两点的振动减弱两点的振动减弱B．．e、、f两点的振动介于加强点和减弱点之间两点的振动介于加强点和减弱点之间C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷， 原来位于波谷的点将位于波峰原来位于波谷的点将位于波峰AD【【精讲精析精讲精析】】　波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干　波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着．但要注意，对稳着，其位移的大小和方向都在不停地变化着．但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的．定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的．a点点是波谷和波谷相遇的点，是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而动加强的点；而b、、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，弱的点，A正确．正确．e位于加强点的连线上，仍为加强点，位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，位于减弱点的连线上，仍为减弱点，仍为减弱点，B错误．错误．相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误错误．．因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动，经半个因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，周期步调相反，D正确．正确．【【答案答案】】　　AD【【方法方法总结】】　　(1)先找振先找振动加加强强点和振点和振动减弱点：减弱点：根根据据波波峰峰与与波波峰峰(或或波波谷谷与与波波谷谷)相相遇遇的的点点为振振动加加强强点点，，波波峰峰与与波波谷谷相相遇遇的的点点为振振动减减弱弱点点，，找找到到一一系列加系列加强强点和减弱点．点和减弱点．(2)再找振再找振动加加强强区和减弱区：区和减弱区：根根据据在在波波的的传播播方方向向上上加加强强点点的的连线为加加强强区区，，减减弱点的弱点的连线为减弱区，确定加减弱区，确定加强强区和减弱区．区和减弱区．(3)波形在波形在时刻刻变化，可以沿波化，可以沿波线方向平移波形，以方向平移波形，以此找到一般此找到一般质点的振点的振动情况，更能准确确定加情况，更能准确确定加强强区区和减弱区．和减弱区．4:【【自主解答自主解答】】　　根据根据发生明生明显衍射衍射现象的条件象的条件进行行处理．理．。