波的衍射和干涉教学课件人教课标版.ppt

五、波 的 衍 射第十二章 机械波 在波的前进方向上放一个有孔的屏，在波的前进方向上放一个有孔的屏，可以看到波可以绕到屏的后面继续传播可以看到波可以绕到屏的后面继续传播衍射现象衍射现象】实例实例1 1、在水塘里微风激起的水波遇到在水塘里微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇、会绕过他们突出水面的小石子、芦苇、会绕过他们继续传播，好像他们并不存在继续传播，好像他们并不存在实例实例2 2、闻其声不见其人闻其声不见其人 隔墙有耳隔墙有耳 定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫做定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射波的衍射一、一、波的衍射波的衍射【实验实验现象现象】1 1、窄缝或障碍物的宽度、窄缝或障碍物的宽度与波长相比非常大时，与波长相比非常大时，水波将直线传播，观察水波将直线传播，观察不到衍射现象不到衍射现象2 2、窄缝或障碍物的宽度比波长大得越多，衍、窄缝或障碍物的宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；射现象越不明显；3 3、窄缝或障碍物的宽度、窄缝或障碍物的宽度与波长相差不多时，有与波长相差不多时，有明显的衍射现象明显的衍射现象1 1、只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸、只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波跟波长相差不多，或者比波长更长相差不多，或者比波长更小时，才能观察小时，才能观察到到明显明显的衍射现象。

的衍射现象2 2、衍射的实质：振动的形式和能量传到、衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中障碍物后方的阴影区域中思考：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越思考：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？小越好吗？当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显二、二、发生明显衍射现象的条件发生明显衍射现象的条件2 2、具体实例：、具体实例：1 1）声波的衍射）声波的衍射 隔墙有耳隔墙有耳2 2）电磁波的衍射）电磁波的衍射 收看电视收看电视【波的衍射实例波的衍射实例】1 1、衍衍射射是是波波特特有有的的现现象象，一一切切波波都都能能发发生生衍衍射射但但要要发发生生明明显显的的衍衍射射现现象象需需要要满满足足一一定定的的条条件件，当当不不满满足足时时，衍衍射射现现象象虽虽然然存存在在，但但由由于于是是不不明明显显的的衍衍射射现现象，不易被我们观察到象，不易被我们观察到1 1、能试着解读、能试着解读“闻其声不见其人闻其声不见其人”中所包含中所包含的物理知识吗？的物理知识吗？2 2、在有些偏远的山区，收音机、在有些偏远的山区，收音机能收到清晰的声音信号，而电能收到清晰的声音信号，而电视机信号却不清晰，你能根据视机信号却不清晰，你能根据所学的物理知识给出一个合理所学的物理知识给出一个合理的解释吗？的解释吗？【思考与讨论思考与讨论】人耳所听声音频率范围：人耳所听声音频率范围：20Hz-20000Hz20Hz-20000Hz人耳所听声音波长范围：人耳所听声音波长范围：17m-17mm17m-17mm人眼所能看到的可见光波长的范围：人眼所能看到的可见光波长的范围：400nm-700nm 400nm-700nm3 3、医院中有一种、医院中有一种“B B超超”仪器，常用来探测仪器，常用来探测人体内脏的位置及发现可能的病变，这种仪人体内脏的位置及发现可能的病变，这种仪器为什么要使用超声波而不用普通的声波？器为什么要使用超声波而不用普通的声波？【思考与讨论思考与讨论】1 1 1 1）超声波的频率范围为大于）超声波的频率范围为大于）超声波的频率范围为大于）超声波的频率范围为大于20000Hz20000Hz20000Hz20000Hz，其相应波，其相应波，其相应波，其相应波长小于长小于长小于长小于17mm17mm17mm17mm；2 2 2 2）超声波频率高，故）超声波频率高，故）超声波频率高，故）超声波频率高，故超声超声超声超声波能量大，才容易穿透皮波能量大，才容易穿透皮波能量大，才容易穿透皮波能量大，才容易穿透皮肤和组织；肤和组织；肤和组织；肤和组织；3 3 3 3）超声波波长短，不易衍）超声波波长短，不易衍）超声波波长短，不易衍）超声波波长短，不易衍射，在一定距离内沿直线传射，在一定距离内沿直线传射，在一定距离内沿直线传射，在一定距离内沿直线传播，方向性好，故播，方向性好，故播，方向性好，故播，方向性好，故所拍图像所拍图像所拍图像所拍图像清晰。

清晰三、波的叠加三、波的叠加1 1、波传播的独立性、波传播的独立性 两列波相遇时，位移发生合成变化；相遇后，两列波相遇时，位移发生合成变化；相遇后，两列波相遇时，位移发生合成变化；相遇后，两列波相遇时，位移发生合成变化；相遇后，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，都保持各波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，都保持各波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，都保持各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自的运动状态继续传播，彼此之间没有互相影响自的运动状态继续传播，彼此之间没有互相影响自的运动状态继续传播，彼此之间没有互相影响1 1、相遇前、相遇前、相遇前、相遇前2 2、相遇时刻、相遇时刻、相遇时刻、相遇时刻3 3、相遇过程、相遇过程、相遇过程、相遇过程4 4、相遇后、相遇后、相遇后、相遇后1 1、波的独立传播原理波的独立传播原理红绿光束空间交叉相遇红绿光束空间交叉相遇(红是红、绿是绿，红是红、绿是绿，)听乐队演奏听乐队演奏(仍可辨出不同乐器的音色、旋律仍可辨出不同乐器的音色、旋律)空中无线电波很多空中无线电波很多(仍能分别接收各个电台仍能分别接收各个电台)例如：例如：2 2、波的叠加原理、波的叠加原理 在在几几列列波波重重叠叠的的区区域域里里，介介质质的的质质点点同同时时参参与与这这几几列列波波所所引引起起的的振振动动，质质点点振振动动的的位位移移等等于于这这几几列列波波单单独独传传播播时时引引起起的的位移的矢量和位移的矢量和。

生活中波的独立传播和叠加生活中波的独立传播和叠加】开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音1 1、定义：、定义：频率相同的两列波叠加，使某些频率相同的两列波叠加，使某些区域的振区域的振幅幅加加大大，某些区域的振，某些区域的振幅幅减减小小，这这种种现象叫做波的干涉现象叫做波的干涉干涉图样：由波的干涉所形成的图样干涉图样：由波的干涉所形成的图样干涉图样：由波的干涉所形成的图样干涉图样：由波的干涉所形成的图样四、四、波的干涉波的干涉 特征特征振动加强的振动加强的区域总是加区域总是加强，振动减强，振动减弱的区域总弱的区域总是减弱把相应的振动最激烈的质点连起来，就是把相应的振动最激烈的质点连起来，就是把相应的振动最激烈的质点连起来，就是把相应的振动最激烈的质点连起来，就是振振振振动加强区动加强区动加强区动加强区；相应的振动最不激烈或静止的质点连；相应的振动最不激烈或静止的质点连；相应的振动最不激烈或静止的质点连；相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，就是起来，就是起来，就是起来，就是振动减弱区振动减弱区振动减弱区振动减弱区，且振动加强区和振动减，且振动加强区和振动减，且振动加强区和振动减，且振动加强区和振动减弱区是相互间隔着出现的。

弱区是相互间隔着出现的弱区是相互间隔着出现的弱区是相互间隔着出现的四、四、波的干涉波的干涉 为什么两列波相遇时能出现振动始终加为什么两列波相遇时能出现振动始终加强的区域呢？强的区域呢？如果在某一时刻，如果在某一时刻，在水面上的某一点是在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相就变成波谷和波谷相遇波峰和波峰、波遇波峰和波峰、波谷和波谷相遇谷和波谷相遇时，质点的位移都是最大，等于这两列波的时，质点的位移都是最大，等于这两列波的振幅之和，因此在这一点，始终是两列波干振幅之和，因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈涉的加强点，质点的振动最激烈思考与讨论思考与讨论】2、形成稳定干涉图样的条件形成稳定干涉图样的条件 两列波相遇叠加不一定能得到稳定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，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，则需要满足一定形成稳定的干涉图样，则需要满足一定的条件，产生的条件，产生稳定明显稳定明显的干涉图样的条的干涉图样的条件是件是两列波的频率相同，相位差恒定，两列波的频率相同，相位差恒定，且振幅相差不多且振幅相差不多。

注意注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波的特有现象波的特有现象试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一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？质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？思考与讨论思考与讨论 1 1 1 1、若、若、若、若P P P P点为振动加强点：点为振动加强点：点为振动加强点：点为振动加强点：假设在两列波的叠加区域有一个假设在两列波的叠加区域有一个假设在两列波的叠加区域有一个假设在两列波的叠加区域有一个P P P P点，它到两点，它到两点，它到两点，它到两列波源的距离分别为列波源的距离分别为列波源的距离分别为列波源的距离分别为S S S S1 1 1 1、S S S S2 2 2 2，两列波的波长为，两列波的波长为，两列波的波长为，两列波的波长为，则有则有则有则有（n=0,1,2,）则有则有则有则有P P P P点到两列波的波源的距离差等于波长点到两列波的波源的距离差等于波长点到两列波的波源的距离差等于波长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的整数倍或半个波长的的整数倍或半个波长的的整数倍或半个波长的偶数倍偶数倍偶数倍偶数倍。

2 2 2 2、若、若、若、若P P P P点为振动减弱点：点为振动减弱点：点为振动减弱点：点为振动减弱点：则有则有则有则有P P P P点到两列波的波源的距离差等于半个点到两列波的波源的距离差等于半个点到两列波的波源的距离差等于半个点到两列波的波源的距离差等于半个波长的波长的波长的波长的奇数倍奇数倍奇数倍奇数倍n=0,1,2,）四、四、波的干涉波的干涉 生活实例：声波的干涉生活实例：声波的干涉操场上装有很操场上装有很多个相同的扬声器，当它们同时发声时，若绕多个相同的扬声器，当它们同时发声时，若绕操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些地方声音减弱地方声音减弱生活中波的干涉实例生活中波的干涉实例】ABDABD1 1、下列关于波的衍射说法正确的是（、下列关于波的衍射说法正确的是（）A A、衍射是一切波特有的现象、衍射是一切波特有的现象B B、对同一列波，缝、孔或障碍物越小，、对同一列波，缝、孔或障碍物越小，衍射现象越明显衍射现象越明显C C、只有横波才能发生衍射现象，纵波不、只有横波才能发生衍射现象，纵波不 能发生衍射现象能发生衍射现象D D、声波容易发生衍射现象，由于声波波、声波容易发生衍射现象，由于声波波 长较大长较大【课堂练习课堂练习】2 2、水波通过小孔，发生一定程度的衍射，、水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更不明显，可以（为使衍射现象更不明。