1、第五节波的干涉、衍射第五节波的干涉、衍射1知道波的叠加原理，知道波的干涉现知道波的叠加原理，知道波的干涉现象实质上是波的一种特殊的叠加现象象实质上是波的一种特殊的叠加现象2理解理解形成稳定干涉图样的条件形成稳定干涉图样的条件，知道，知道波的干涉图样的特点，掌握振动加强点波的干涉图样的特点，掌握振动加强点、减弱点的振动情况、减弱点的振动情况3.知道波的衍射现象，理解知道波的衍射现象，理解发生明显衍发生明显衍射的条件射的条件本节课的学习目标本节课的学习目标一、波的叠加原理：一、波的叠加原理：1波的独立传播波的独立传播：两列波相遇后彼此穿过，仍然：两列波相遇后彼此穿过，仍然_各自的各自的_，继续传播
2、，继续传播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，：在几列波传播的重叠区域内，质点要质点要_由这几列波引起的振动，质点由这几列波引起的振动，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。位移的矢量和。保持保持运动状态运动状态同时参与同时参与3.波的叠加原理的理解：波的叠加原理的理解：二、波的干涉现象：二、波的干涉现象：1实验及现象实验及现象(1)实验：波源是固定在同一个振动片上的两根细杆实验：波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆，当振动片振动时，两根细杆_地触动水面地触动水面，形成两个波源，这两
3、个波源发出的是相位相同、，形成两个波源，这两个波源发出的是相位相同、_相同、相同、_也相同的两列波也相同的两列波.(2)现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条_的区域和的区域和_的区域，这两种的区域，这两种区域在水面上的位置是区域在水面上的位置是_的的周期性周期性频率频率振动方向振动方向相对平静相对平静激烈振动激烈振动稳定不变稳定不变2现象解释现象解释(1)加强点：在某些点两列波引起的振动加强点：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质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的_(2)减弱点：在某些点两列波引起的振动减弱点：在某些
4、点两列波引起的振动_,质点振动的振幅等于两列波的质点振动的振幅等于两列波的_，若，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静水面保持平静同相同相振幅之和振幅之和反相反相振幅之差振幅之差3波的干涉波的干涉(1)定义：定义：_相同的两列波叠加，使介质相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终中某些区域的质点振动始终_、另一些、另一些区域的质点振动始终区域的质点振动始终_，并且这两种区，并且这两种区域互相间隔、位置保持不变，这种稳定的叠加域互相间隔、位置保持不变，这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。现象叫做波的干涉。(2)干涉图样：波的干涉中
5、所形成的图样干涉图样：波的干涉中所形成的图样(3)干涉条件：干涉条件：_相同是两列波产生干涉相同是两列波产生干涉的一个必要条件的一个必要条件频率频率加强加强减弱减弱频率频率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叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加会叠加2波的干涉波的干涉(1)稳定干涉稳定干涉稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波的波,并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、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，在同一种相位差恒定
6、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干涉图样，只能是一般的振动叠加现象核心要点突破核心要点突破(2)明显干涉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，干涉足两列波振幅差别不大振幅越是接近，干涉图样越明显图样越明显3介质质点的振动介质质点的
7、振动干涉区域内的各质点始终以振源的频率振动，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且振幅保持不变，但其位移随时间变化(振幅为振幅为0的减弱点除外的减弱点除外)4干涉图样及其特征干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图干涉图样：如图1242所示所示图图1242(2)特征：加强区和减弱区的位置固定不变特征：加强区和减弱区的位置固定不变加强区始终加强，减弱区始终减弱加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与加强区与减弱区不随时间变化减弱区不随时间变化)加强区与减弱区互相间隔加强区与减弱区互相间隔5“加强点加强点”与与“减弱点减弱点”的判定方法的判定方法设设S1、S2为振
8、动频率相同、振动情况完全相同为振动频率相同、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中传播介质中某点P到到S1、S2的距离分别为的距离分别为PS1、PS2，距离差，距离差x|PS1PS2|即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，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两列波的频率不一定相同B振动加强区域的各质点都在波峰上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，振动减弱的区域振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始终减弱始终
9、减弱D振动加强的区域和振动减弱的区域不断地周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期性地交换位置C三三、波的衍射、波的衍射1定义：波定义：波能够能够绕绕到到障碍物障碍物的后面的后面继续传播的现象继续传播的现象，叫波的衍射。叫波的衍射。2实验及现象实验及现象(1)实验器材：在水槽里放两块挡板实验器材：在水槽里放两块挡板,中间留个狭缝中间留个狭缝(2)现象现象狭缝很宽时：波的传播同光沿狭缝很宽时：波的传播同光沿_传播一样传播一样,在挡板后面产生一个在挡板后面产生一个“阴影区阴影区”狭缝宽度与波长相差不多或比波长还小时：水狭缝宽度与波长相差不多或比波长还小时：水波波_挡板后面继续传播挡
10、板后面继续传播3发生明显衍射的条件发生明显衍射的条件缝、孔 的 宽 度 或 障 碍 物 的 尺 寸 跟 波 长缝、孔 的 宽 度 或 障 碍 物 的 尺 寸 跟 波 长_或者或者_直线直线绕到绕到相差不多相差不多比波长更小比波长更小核心要点突破核心要点突破特别提醒：特别提醒：(1)衍射是波特有的现象，凡能发生衍衍射是波特有的现象，凡能发生衍射现象的一定是波射现象的一定是波(2)波的衍射总是存在的波的衍射总是存在的,只有明显与不明显之别只有明显与不明显之别没有不发生衍射之说没有不发生衍射之说即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A孔的尺
11、寸比波长大得多时不会发生衍射现象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时，才能观察到明显的衍射现象D只有波才有衍射现象只有波才有衍射现象CD课堂互动讲练课堂互动讲练明显衍射的条件明显衍射的条件 如图如图1243所示中所示中S为在水面上振动的波为在水面上振动的波源源,M、N是水面上的两块挡板，其中是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动处水没有
12、振动,为使为使A处水也能发生振动处水也能发生振动,可采用的方法是可采用的方法是()图图1243A使波源的频率增大使波源的频率增大B使波源的频率减小使波源的频率减小C移动移动N使狭缝的间距增大使狭缝的间距增大D移动移动N使狭缝的间距减小使狭缝的间距减小【精讲精析精讲精析】使孔满足明显衍射的条件即可，使孔满足明显衍射的条件即可，或将孔变小，或将波长变大，或将孔变小，或将波长变大，B、D正确正确【答案答案】BD【题后反思题后反思】波是否能发生明显衍射的条件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、孔与波长的尺寸但多关
13、键是比较障碍物、孔与波长的尺寸但在同一种介质中，波速已经确定，当改变波的在同一种介质中，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频率时，同时也改变了波长的大小变式训练变式训练1(2011年厦门高二检测年厦门高二检测)下列各图分别下列各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(、图图)或障碍物或障碍物(、图图)，其中能发生明显衍射现象的，其中能发生明显衍射现象的有有()图图1244A只有只有B只有只有C只有只有 D只有只有解析：解析：选选A.图图中小孔与波长相差不多，能发中小孔与波长相差不多，能发生明显生明显洐洐射射，中障碍物与波长相差不多，能发中
14、障碍物与波长相差不多，能发生明显衍射，生明显衍射，图中障碍物比波长大的多，不能图中障碍物比波长大的多，不能发生明显衍射，故选发生明显衍射，故选A.如图如图1245所示，实线和虚线分别表示振所示，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，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是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是()图图1245对干涉现象的理解对干涉现象的理解A该时刻质点该时刻质点O正处在平衡位置正处在平衡位置BP、N两点始终处于平衡位置两点始终处于平衡位置CM点到两波源的距离之差一定是波长的整数倍点到两波源的距离之差一定是波长的整数倍
15、D从该时刻起，经过四分之一周期，质点从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达到达平衡位置平衡位置【思路点拨思路点拨】波峰与波峰波峰与波峰(或波谷与波谷或波谷与波谷)相遇的相遇的点为振动加强的点，波峰与波谷相遇的点为振动点为振动加强的点，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，只有当两波源的振区，减弱点的连线为减弱区，只有当两波源的振动相位相同时，加强点到两波源的距离差才是波动相位相同时，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，介质中各质点均长的整数倍不管波怎样叠加，介质中各质点均在各自的
16、平衡位置附近振动在各自的平衡位置附近振动【答案】【答案】BD变式训练变式训练2当两列波产生干涉时，如果两列当两列波产生干涉时，如果两列波的波峰在波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是点相遇，下列说法正确的是()A质点质点P的振动始终是加强的的振动始终是加强的B质点质点P的振幅最大的振幅最大C质点质点P的位移始终最大的位移始终最大D质点质点P的位移有时为零的位移有时为零解析：解析：选选ABD.依题意两列波满足干涉条件，其波依题意两列波满足干涉条件，其波峰相遇点峰相遇点P一定是加强点，且振动是始终加强的一定是加强点，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，合振幅最大但需要注意的是
17、，加强点不能理解为位移始终是最大的，而是指两列波在振动过解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为零，有时可能最大故选项A、B、D正确正确 如图所示，在同一均匀介质中有如图所示，在同一均匀介质中有S1和和S2两两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，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，且振动的步调完全一致，S1与与S2之间相距为之间相距为4 m，若若S1、S2振动频率均为振动频率均为5 Hz，两列波的波速均为，两列波的波速均为10 m/s，B点为点为S1
18、和和S2连线的中点，今以连线的中点，今以B点为圆点为圆心，以心，以RBS1为半径画圆为半径画圆加强点、减弱点的判断加强点、减弱点的判断(1)该波的波长为多少？该波的波长为多少？(2)在在S1、S2连线之间振动加强的点有几个？连线之间振动加强的点有几个？(3)在该圆周上在该圆周上(S1和和S2两波源除外两波源除外)共有几个振动加共有几个振动加强的点？强的点？(2)在在S1、S2连线上任选一点连线上任选一点A，则：则：|S1AS2A|42即即2x2由加强的条件：由加强的条件：xn得：得：2n2故故n1,0,1，即，即3个加强点个加强点(3)如图如图1247，A、B、C三点为振动加强的点三点为振动加
19、强的点，过，过A、B、C三点作三条加强线三点作三条加强线(表示三个加强区表示三个加强区域域)交于圆周上交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六个点，六个点，显然这六个点也为加强点，故圆周上共有六个加强显然这六个点也为加强点，故圆周上共有六个加强点点【答案答案】(1)2 m(2)3(3)6【方法总结方法总结】解决这一类问题的思路：首先解决这一类问题的思路：首先确定介质中任一点到两波源距离之差的范围，确定介质中任一点到两波源距离之差的范围，把物理问题转化为不等式；之后根据加强或减把物理问题转化为不等式；之后根据加强或减弱的条件写出距离之差与波长的关系；最后确弱的条件写出距离之差与波长的关系；
20、最后确定定n的取值的取值变式训练变式训练3在水面上有在水面上有S1和和S2两个振幅和频率相两个振幅和频率相同的波源，开始起振时两波源的振动方向相反同的波源，开始起振时两波源的振动方向相反在两波源连线的中垂线上有在两波源连线的中垂线上有a、b、c三点，经过一三点，经过一段时间这三点都处于两列波的叠加区域内如图段时间这三点都处于两列波的叠加区域内如图1248所示，则下列说法中正确的是所示，则下列说法中正确的是()图图1248Aa点是振动加强点，点是振动加强点，c点是振动减弱点点是振动减弱点Ba、c点是振动加强点，点是振动加强点，b点是振动减弱点点是振动减弱点Ca、c点此时刻振动加强，经过一段时间后
21、变点此时刻振动加强，经过一段时间后变为振动减弱点，而为振动减弱点，而b点可能变为振动加强点点可能变为振动加强点 Da、b、c三点都是振动减弱点三点都是振动减弱点解析：解析：选选D.由由S1和和S2两列频率相同的波源所发两列频率相同的波源所发出的机械波，相遇后满足相干条件，在它们的重出的机械波，相遇后满足相干条件，在它们的重叠区域将发生干涉由于叠区域将发生干涉由于S1和和S2两列波源振动两列波源振动方向相反，所以在方向相反，所以在S1S2的垂直平分线上，任一的垂直平分线上，任一点由两列波所引起的振动点总是大小相同，方向点由两列波所引起的振动点总是大小相同，方向相反，相互叠加，使振动减弱所以相反，相互叠加，使振动减弱所以a、b、c三三点都是振动减弱点，因此只有选项点都是振动减弱点，因此只有选项D是正确的是正确的本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用
