1、12.4波的衍射和干涉學 習 目 標知 識 脈 絡1.理解什么是波的衍射現(xiàn)象，知道衍射是波特有的現(xiàn)象2知道波發(fā)生明顯衍射的條件(重點)3理解波的疊加原理，知道波的干涉是一種特殊的疊加現(xiàn)象4理解形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件(難點)波的衍射1定義波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射2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相差不多或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象3一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象1孔的尺寸比波長大得多時就不會發(fā)生衍射現(xiàn)象()2孔的尺寸比波長小能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象()3超聲波比普通聲波的波長小()1只有當障礙物或狹縫的尺寸跟波長相差不多時，才

2、能發(fā)生波的衍射現(xiàn)象嗎？【提示】障礙物或狹縫的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是發(fā)生明顯衍射的條件衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象2是否孔的尺寸越小，衍射現(xiàn)象越容易觀察？【提示】不是當孔的尺寸非常小時，衍射波的能量很弱，實際上很難觀察到波的衍射1衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的都是波2波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異，波長較長的波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象3波傳到小孔(障礙物)時，小孔(障礙物)仿佛一個新波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況1一列波在傳播過程中

3、通過一個障礙物，發(fā)生了一定程度的衍射，以下哪種情況可以使衍射現(xiàn)象更明顯()A增大障礙物的尺寸B減小波的頻率C縮小障礙物的尺寸D增大波的頻率E縮小障礙物的尺寸，同時減小波的頻率【答案】BCE2圖1241分別表示一列水波在傳播過程中遇到了小孔(A、B、C圖)或障礙物(D，E圖)，其中能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有() 圖1241【答案】BCE衍射現(xiàn)象的兩點提醒(1)障礙物的尺寸的大小不是發(fā)生衍射的條件，而是發(fā)生明顯衍射的條件，波長越大越易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象(2)當孔的尺寸遠小于波長時，盡管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很難觀察到波的衍射波的干涉1波的疊加原理(1)波的獨立傳播：幾列波相遇時能夠保持各自

4、的運動特征，繼續(xù)傳播即各自的波長、頻率等保持不變(2)波的疊加：在幾列波重疊的區(qū)域里，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2波的干涉(1)定義：頻率相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的振幅加大，某些區(qū)域的振幅減小，而且振幅加大的區(qū)域和振幅減小的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉，所形成的圖樣叫做干涉圖樣(2)干涉條件：兩列波的頻率必須相同；兩個波源的相位差必須保持不變(3)一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波特有的現(xiàn)象1兩列波相疊加就能形成穩(wěn)定的干涉圖樣()2在操場上不同位置聽到學校同一喇叭的聲音大小不同，是聲波的干涉現(xiàn)象()3兩個人一起說話，不會發(fā)生干涉現(xiàn)象()

5、1敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉動音叉，為什么聽到聲音忽強忽弱？【提示】這是聲波的干涉現(xiàn)象音叉的兩股振動頻率相同，這樣，兩列頻率相同的聲波在空氣中傳播，有的區(qū)域振動加強，有的區(qū)域振動減弱，于是聽到聲音忽強忽弱2有人說在波的干涉圖樣中，加強點就是位移始終最大的點，減弱點就是位移始終為零的點，這種說法對嗎？【提示】這種說法不正確在干涉圖樣中的加強點是以兩列波的振幅之和為振幅做振動的點，某一瞬時振動位移可能是零同理，減弱點是以兩列波的振幅之差為振幅做振動的點，它的位移不一定始終為零1波的獨立傳播特性兩列波相遇后，每列波將保持各自原來的波形繼續(xù)向前傳播，互相不會發(fā)生干擾如圖1242甲、乙所示，在同一直線上，

6、向右傳播的波1和向左傳播的波2，相遇以后，各自還是按照相遇前的波速、振幅、頻率，繼續(xù)沿著各自的方向傳播，不會因為相遇而發(fā)生任何變化，也就是說相互不會因相遇而發(fā)生干擾圖12422對波的干涉現(xiàn)象的理解(1)波的疊加是無需條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會疊加(2)穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列波的頻率相同、相差恒定，如果兩列波的頻率不相等，在相遇的區(qū)域里不同時刻各質(zhì)點疊加的結果都不相同，看不到穩(wěn)定的干涉圖樣(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足相干條件外，還必須滿足兩列波振幅差別不大振幅越是接近，干涉圖樣越明顯(4)振動加強的點和振動減弱的點始終以振

7、源的頻率振動，其振幅不變(若是振動減弱點，振幅可為0)，但其位移隨時間發(fā)生變化(5)振動加強的點的振動總是加強，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，有的時刻位移為零(6)振動減弱的點的振動始終減弱，位移的大小始終等于兩列波分別引起位移的大小之差，振幅為兩列波的振幅之差如果兩列波的振幅相同，則振動減弱點總是處于靜止狀態(tài)，并不振動3干涉圖樣及其特征(1)干涉圖樣：如圖1243所示圖1243(2)特征：加強區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變加強區(qū)始終加強，減弱區(qū)始終減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化)加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔3當兩列水波發(fā)生干涉時，如果兩列波的波峰在P點相遇，下列說法正確的是()

8、A質(zhì)點P的振動有時是減弱的B質(zhì)點P的振動始終是加強的C質(zhì)點P的振幅最大D質(zhì)點P的位移始終最大E某時刻質(zhì)點P的位移可能為零【答案】BCE4.圖1244所示是水波干涉的示意圖，S1、S2是兩波源，A、D、B三點在一條直線上，兩波源的頻率相同，振幅相等，則下列說法正確的是() 圖1244AA點一會兒在波峰，一會兒在波谷BB點一會兒在波峰，一會兒在波谷CC點一會兒在波峰，一會兒在波谷DD點一會兒在波峰，一會兒在波谷E質(zhì)點D的位移始終是零【答案】ABD5.如圖1245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f1f2，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()圖1245A兩列波比較，a波將先到達P點B兩列波同時到達P點C兩列波在P點疊加時，P點的位移最大可達A1A2Db的波峰到達P點時，a的波峰還沒有到達P點E兩列波相遇時，繩上位移可達A1A2的點只有一個，此點在P點的左側【答案】BDE判斷振動加強和減弱的常用方法1條件判斷法振動頻率相同、振動步調(diào)完全相同的兩波源的波疊加時，設某點到兩波源的距離差為r.(1)當rk(k0,1,2，)時為加強點(2)當r(2k1)/2時為減弱點(k0,1,2，)