第三章

機械波第3節(jié)波的干涉和衍射問題：在介質(zhì)中常常有幾列波同時傳播。兩列波相遇時，會不會像兩個小球相碰時那樣，改變各自的運動特征呢？觀察如圖所示的兩列波相遇時和相遇后的特點，說一說兩列波在傳播過程中，相遇時和相遇后遵循什么規(guī)律？一：波的疊加1.波的獨立傳播特性：幾列波相遇時能夠保持各自的運動特征，繼續(xù)傳播。波長、頻率、振幅保持不變相遇前開始相遇相遇中開始分離分離后2.波的疊加原理：在幾列波重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。x10tA1-A1x20t-A2A2x0tA-A此時A=A1+A2（特別：當A1=A2，A=2A1）（1）波峰遇波峰x0tx10tA1-A1x20t-A2A2x0tA-A（2）波峰遇波谷此時A=A1-A2（特別：當A1=A2，A=0）二：波的干涉兩列頻率相同的波相遇時，在它們重疊的區(qū)域會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？我們先觀察下面的現(xiàn)象?，F(xiàn)象：兩列頻率相同的水波相遇后，在它們重疊的區(qū)域里出現(xiàn)了一條條相對平靜的區(qū)域和激烈振動的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是穩(wěn)定的，而且相互隔開。

1.定義：頻率相同，振動方向相同，相位差恒定的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動始終加強，某些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域互相間隔這種現(xiàn)象叫做波的干涉，形成的圖樣叫做干涉圖樣。

注意：波的干涉是波的疊加的特殊情形，一切波都能發(fā)生干涉，干涉和衍射都是波的特有現(xiàn)象。條件2.干涉現(xiàn)象的解釋（1）兩列同頻率的波在某點引起的振動：①步調(diào)相同，質(zhì)點的振動加強；②步調(diào)相反，質(zhì)點的振動減弱。（2）振動加強（減弱）的區(qū)域是指質(zhì)點的振幅大（小），而不是指振動的位移大（?。驗槲灰剖窃跁r刻變化的。①振動加強點始終加強，振動減弱點始終減弱。②振動加強點和振動減弱點是間隔出現(xiàn)。③干涉圖樣中，不只有振動加強的質(zhì)點和振動減弱的質(zhì)點。把振動最強的質(zhì)點連起來，為振動加強區(qū)；振動最弱的質(zhì)點連起來，為振動減弱區(qū)。強區(qū)和弱區(qū)是相互隔開，強弱相間的3.干涉圖樣的特點：試從水波的干涉圖樣中分析出各加強區(qū)處的任一質(zhì)點到兩波源之間的距離存在什么規(guī)律？減弱區(qū)呢？3.5λ5λ3λ5λ4.加強點和減弱點的分布規(guī)律（兩波源的相位相同）

三：波的衍射現(xiàn)象圖為水波通過蓄水池入口時產(chǎn)生衍射的情景。水波通過橋洞時發(fā)生衍射，會繞過橋墩繼續(xù)向前傳播。1.波的衍射（1）定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫作波的衍射。（2）衍射的實質(zhì)：振動的形式和能量傳到障礙物后方的陰影區(qū)域中。水波的衍射現(xiàn)象

如圖

所示，在水波槽中放入兩塊擋板，擋板間留一狹縫，調(diào)節(jié)擋板位置，可改變狹縫寬度。現(xiàn)產(chǎn)生持續(xù)的平面波，且波長保持不變，觀察水波通過不同寬度狹縫后的傳播情況。規(guī)律：波長λ與狹縫寬度相差不多時，衍射現(xiàn)象更明顯；擋板縫寬不變，改變波長波長減小，衍射現(xiàn)象變得不明顯；波長與狹縫寬度相比非常小，水波將沿直線傳播。說明:①障礙物或孔的尺寸大小,并不是決定衍射能否發(fā)生的條件,僅是衍射現(xiàn)象是否明顯的條件.一般情況下,波長較大的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象.②波傳到小孔(或障礙物)時,小孔(或障礙物)仿佛是一個新的波源,由它發(fā)出與原來同頻率的波(稱子波)在孔后傳播,于是就出現(xiàn)了偏離直線傳播的衍射現(xiàn)象.③當孔的尺寸遠小于波長時盡管衍射十分突出,但由于衍射波的能量很弱,衍射現(xiàn)象不容易觀察到.

一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象.3．發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長差不多．“隔墻有耳”這一成語中蘊含著物理學中“波的衍射”這一原理發(fā)生明顯衍射的條件：縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小波的衍射波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播波的干涉產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件干涉圖樣及其特點波的疊加波的獨立傳播特性波的疊加原理波的干涉和衍射1.下列現(xiàn)象屬于波的干涉現(xiàn)象的是(

)A.面對障礙物大喊一聲,過一會聽見自己的聲音B.將一個音叉敲響,人圍繞它走一周,將聽到忽強忽弱的聲音C.在障礙物的后面可以聽到前面的人說話的聲音D.一人敲一下長鋼管的一端,另一人緊貼長鋼管的另一端,先后聽到兩次聲音B2.以下關于波的衍射的說法正確的是()A.波遇到障礙物時,一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B.當障礙物的尺寸比波長大得多時,衍射現(xiàn)象很明顯C.當孔的大小比波長小時,衍射現(xiàn)象很明顯D.只有當障礙物的尺寸與波長相差不多時,才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C3.(多選)如圖所示，波源S1在繩的左端發(fā)出頻率為f1、振幅為A1的半個波形a，同時另一個波源S2在繩的右端發(fā)出頻率為f2、振幅為A2的半個波形b，且f1<f2，P為兩個波源連線的中點。已知機械波在介質(zhì)中傳播的速度只由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定。下列說法正確的是(

)A.兩列波比較，a波將先到達P點B.兩列波在P點疊加時，P點的位移最大可達A1＋A2C.b的波峰到達P點時，a的波峰還沒有到達P點D.兩列波相遇時，繩上位移可達A1＋A2的點只有一個，此點在P點的左側CD4.(多選)下圖表示兩個相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇。圖中實線表示某時刻的波峰,虛線表示的是波谷,下列說法正確的是(