《2018-2019高中物理 第十二章 機(jī)械波 第4節(jié) 波的衍射和干涉課件 新人教版選修3-4.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第十二章 機(jī)械波 第4節(jié) 波的衍射和干涉課件 新人教版選修3-4.ppt（36頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第十二章,機(jī)械波,第四節(jié) 波的衍射和干涉,課 前 預(yù) 習(xí),1．定義 波可以繞過(guò)_________繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。 2．實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象 (1)實(shí)驗(yàn)裝置：在水槽里放兩塊擋板，中間留一個(gè)_________。 (2)現(xiàn)象：①狹縫寬度比波長(zhǎng)大得多時(shí)：波的傳播如同光沿_________傳播一樣，擋板后面產(chǎn)生“_________”。②狹縫寬度與波長(zhǎng)相差不多或狹縫寬度比波長(zhǎng)更小時(shí)：水波_________擋板后面繼續(xù)傳播。 3．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)__________，或者比波長(zhǎng)______時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。,波的衍射,障礙物,狹縫,直線,陰影區(qū),繞到,相差不多,
2、更小,1．波的獨(dú)立傳播特性 兩列波相遇后，每列波仍象相遇前一樣，保持各自____________，繼續(xù)向前傳播。(如圖所示),波的疊加,原來(lái)的波形,2．波的疊加原理 在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與____________，其振動(dòng)位移等于這兩列波分別引起的位移的_________，當(dāng)兩列波振動(dòng)方向在同一直線上時(shí)，這兩個(gè)位移的矢量和在選定正方向后可簡(jiǎn)化為_(kāi)________。,兩個(gè)振動(dòng),矢量和,代數(shù)和,1．干涉現(xiàn)象 頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的____________，使某些區(qū)域的____________，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域____________，這種現(xiàn)象叫波的干涉，形
3、成的圖樣叫波的干涉圖樣。 2．兩列波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件 ①兩列波的______必須相同。 ②兩個(gè)波源的_________必須保持不變。 3．波的干涉和衍射都是波所特有的現(xiàn)象 一切波都能夠發(fā)生________和________現(xiàn)象；反之能夠發(fā)生_______和_________現(xiàn)象的，一定是波。,波的干涉,振動(dòng)加強(qiáng),振動(dòng)減弱,互相間隔,頻率,相位差,干涉,衍射,干涉,衍射,『判一判』 (1)“隔墻有耳”指的是聲波的衍射現(xiàn)象。( ) (2)敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉(zhuǎn)動(dòng)音叉，聽(tīng)到聲音忽強(qiáng)忽弱是聲波的干涉現(xiàn)象。( ) (3)只有頻率相同的兩列波才可以疊加。( ) (4)在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)
4、的位移都等于原來(lái)位移的2倍。 ( ) (5)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象。( ) (6)產(chǎn)生干涉的一個(gè)必要條件是，兩列波的頻率必須相同。( ),√,√,,,√,√,『選一選』 蟋蟀是利用了a發(fā)出聲音，某同學(xué)圍繞蟋蟀走了一圈，聽(tīng)到忽高忽低的蟋蟀聲，這是由于聲波的b現(xiàn)象，請(qǐng)選擇a、b組合正確的是( ) A．蟋蟀的嘴 衍射 B．蟋蟀的翅膀 干涉 C．蟋蟀的翅膀 共振 D．蟋蟀的嘴 共振 解析：蟋蟀是依靠一雙翅膀的振動(dòng)發(fā)聲，兩翅膀的振動(dòng)頻率、振幅相同，形成相干波源，在周?chē)霈F(xiàn)振動(dòng)加強(qiáng)與減弱的區(qū)域。,B,『想一想』 如圖所示，日常生活中“聞其聲不見(jiàn)其人”的物理現(xiàn)象的原因是什么？ 答案：聲波在空氣中的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，
5、可以跟一般障礙物的尺寸相比擬，很容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，繞過(guò)障礙物傳入人耳。而光波由于波長(zhǎng)很短，障礙物或孔的尺寸遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)，不能繞過(guò)障礙物發(fā)生衍射，所以只能聽(tīng)到聲音而看不到說(shuō)話的人。,課 內(nèi) 探 究,我們?cè)诩抑薪?jīng)常聽(tīng)到優(yōu)美的聲樂(lè)從窗外飄來(lái)，(如圖)，聲音為什么沒(méi)被障礙物所擋住？,探究一 對(duì)波的衍射現(xiàn)象的理解,提示：這是聲波的衍射現(xiàn)象。聲波在傳播過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播。,1．生活中常見(jiàn)的波的衍射現(xiàn)象 (1)聲波：聲波的波長(zhǎng)在1.7 cm～17 m之間，與一般障礙物的尺寸相比差不多，或比其大，故聲波的衍射現(xiàn)象極為明顯。 (2)水波：水面上傳播的波能夠越過(guò)水面上的蘆葦、小石塊等障礙
6、物，都是典型的水波的衍射現(xiàn)象。 (3)無(wú)線電波：在房間中可以接收到收音機(jī)和電視信號(hào)，是電磁波的衍射現(xiàn)象。,2．對(duì)明顯衍射發(fā)生條件的理解 (1)波的衍射是波在傳播過(guò)程中所具有的特征之一，衍射是否明顯，通常的衡量就是孔或縫的寬度d與波長(zhǎng)λ的比值，比值越小，衍射現(xiàn)象相對(duì)越明顯。 (2)孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長(zhǎng)的關(guān)系僅是衍射能否明顯發(fā)生的條件，波的衍射沒(méi)有條件。,(3)明顯衍射發(fā)生時(shí)，并不一定能清楚地感受到，如當(dāng)孔遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水波波長(zhǎng)時(shí)，衍射應(yīng)當(dāng)非常明顯，但因孔很小，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的能量很小，又分布到很大的區(qū)域上，水波非常弱，將看不清楚。,特別提醒：(1)衍射是波所特有的現(xiàn)象，一切波都會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)
7、象，只有明顯和不明顯的差異。 (2)凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的就是波。,把M、N兩塊擋板中間的空隙當(dāng)做一個(gè)“小孔”做水波的衍射實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)了如圖所示的圖樣，位置P處的水沒(méi)有振動(dòng)起來(lái)，現(xiàn)要使擋板左邊的振動(dòng)傳到P處，在不改變擋板M和P點(diǎn)位置的情況下，可以采用哪些辦法？,解題指導(dǎo)：波能發(fā)生明顯衍射的條件是孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小。在同種介質(zhì)中，波速確定，當(dāng)改變波的頻率時(shí)，也改變了波長(zhǎng)的大小。,解析：波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小，所以要使P點(diǎn)振動(dòng)起來(lái)，有兩種方法：一是減小孔的尺寸；二是增大波的波長(zhǎng)。由v＝λf可知，水波的波速一定，減小波源的頻
8、率可以增大水波的波長(zhǎng)。故使擋板左邊的振動(dòng)傳到P處可以采用的方法是N板上移，或減小波源振動(dòng)的頻率。 答案：N板上移或減小波源振動(dòng)頻率。,〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1〕 下列現(xiàn)象或事實(shí)屬于衍射現(xiàn)象的是( ) A．風(fēng)從窗戶(hù)吹進(jìn)來(lái) B．雪堆積在背風(fēng)的屋后 C．水波前進(jìn)方向上遇到凸出在水面上的小石塊，小石塊對(duì)波的傳播沒(méi)有影響 D．晚上看到水中月亮的倒影 解析：波在傳播過(guò)程中偏離直線傳播繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象稱(chēng)為波的衍射。C與衍射現(xiàn)象相符。,C,如圖所示，操場(chǎng)中兩根電線桿上各有一只揚(yáng)聲器，接在同一個(gè)擴(kuò)音機(jī)上，一位同學(xué)沿著MN方向走來(lái)。他聽(tīng)到的聲音會(huì)有什么變化？為什么？ 提示：聲音忽強(qiáng)忽弱，因?yàn)槁暡òl(fā)生了干涉現(xiàn)象。,探究二 對(duì)波
9、的疊加與波的干涉現(xiàn)象的理解,1．波的獨(dú)立傳播 幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)特征，繼續(xù)傳播。即各自的波長(zhǎng)、頻率等保持不變。 2．波的疊加 波的疊加原理是波具有獨(dú)立傳播性的必然結(jié)果，由于總位移是兩個(gè)位移的矢量和，所以疊加區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的位移可能增大，也可能減小。 兩列同相波的疊加，振動(dòng)加強(qiáng)，振幅增大(如圖甲所示)。 兩列反相波的疊加，振動(dòng)減弱，振幅減小(如圖乙所示)。,3．干涉條件 (1)波的疊加是無(wú)條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會(huì)疊加。 (2)穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列同類(lèi)的波，并且波的頻率相同、振動(dòng)方向在同一直線上、相位差恒定。如果兩列波的頻率不相等，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)其波
10、長(zhǎng)就不相等，這樣不能形成穩(wěn)定的振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)。因此我們就看不到穩(wěn)定的干涉圖樣，只能是一般的振動(dòng)疊加現(xiàn)象。 (3)明顯的干涉圖樣和穩(wěn)定的干涉圖樣意義是不同的，明顯的干涉圖樣除了滿(mǎn)足相干條件外，還必須滿(mǎn)足兩列波振幅差別不大。振幅越是接近，干涉圖樣越明顯。,4．關(guān)于加強(qiáng)點(diǎn)(區(qū))和減弱點(diǎn)(區(qū)) (1)加強(qiáng)點(diǎn)：在某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終加強(qiáng)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)最劇烈，振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之和，A＝A1＋A2。 (2)減弱點(diǎn)：在某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終相互削弱，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若兩列波振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合振幅就等于零，水面保持平靜。,特別提醒：(1)振動(dòng)加強(qiáng)
11、的點(diǎn)的振動(dòng)總是加強(qiáng)，但并不是始終處于波峰或波谷，它們都在平衡位置附近振動(dòng)，有的時(shí)刻位移也為零。只是振幅為兩列波振幅之和，顯得振動(dòng)劇烈。 (2)振動(dòng)減弱點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱，位移的大小始終等于兩列波分別引起位移的大小之差，振幅為兩列波振幅之差。如果兩列波的振幅相同，則振動(dòng)減弱點(diǎn)將會(huì)總是處于靜止。,(多選)(河南鄭州一中2016年高二下學(xué)期期中)如圖所示，S1、S2是兩個(gè)相干波源，它們的振動(dòng)同步且振幅相同。實(shí)線和虛線分別表示在某一時(shí)刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷，關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的有( ),BC,A．該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)都最強(qiáng)，d質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)既不是最強(qiáng)也不是最
12、弱 B．該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最弱，b、c、d質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)都最強(qiáng),C．a(chǎn)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終是最弱的，b、c、d質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終是最強(qiáng)的 D．再過(guò)T/4后的時(shí)刻，a、b、c三個(gè)質(zhì)點(diǎn)都將處于各自的平衡位置，因此振動(dòng)最弱 解題指導(dǎo)：除了波峰與波峰相遇，波谷與波谷相遇是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，同樣只要在振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，對(duì)于振動(dòng)減弱點(diǎn)也一樣，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)(或振動(dòng)減弱點(diǎn))在任何時(shí)刻振動(dòng)都是加強(qiáng)(或減弱)。 解析：該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)，這不難理解。但是d既不是波峰和波峰疊加，又不是波谷和波谷疊加，如何判定其振動(dòng)強(qiáng)弱？這就要用到充要條件：“到兩波源的路程之差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍”時(shí)振動(dòng)最強(qiáng)，從圖中可以看出，d
13、是S1、S2連線的中垂線上的一點(diǎn)，到S1、S2的距離相等，所以必然為振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)。,C,解析：根據(jù)干涉特點(diǎn)知，兩相干波源的距離差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，此點(diǎn)為振動(dòng)增強(qiáng)點(diǎn)，而消除噪聲不能加強(qiáng)，故A、B錯(cuò)誤；距離差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，此點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，本題為消除噪音，要減弱振動(dòng)，所以C正確D錯(cuò)誤。,素 養(yǎng) 提 升,干涉與衍射的研究對(duì)象不同，從形式上看，衍射是波繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，而波的干涉是兩列波的疊加；干涉圖樣與衍射圖樣不同，干涉圖樣中有間隔均勻的加強(qiáng)、減弱區(qū)，而衍射圖樣相當(dāng)于從衍射孔處有一個(gè)新的波源。,波的衍射與干涉現(xiàn)象的比較,利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖a、b所示，則( ) A．圖a、b均顯示了波的干涉現(xiàn)象 B．圖a、b均顯示了波的衍射現(xiàn)象 C．圖a顯示了波的干涉現(xiàn)象，圖b顯示了波的衍射現(xiàn)象 D．圖a顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖b顯示了波的干涉現(xiàn)象,D,解析：圖(a)中可以看出只有一條狹縫是一列波的傳播，水波發(fā)生明顯的衍射；圖(b)中有兩個(gè)振源，是兩列波的傳播，在重疊區(qū)域，有些區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)，有些區(qū)域振動(dòng)減弱，是干涉現(xiàn)象，故選項(xiàng)D正確。,
2018-2019高中物理 第十二章 機(jī)械波 第4節(jié) 波的衍射和干涉課件 新人教版選修3-4.ppt
