124波的衍射和干涉

波的衍射与波的干涉波的衍射波的衍射指波在传播过程中，遇到障碍物后，能绕过障碍物；或遇到缝隙时传播方向发生变化的现象。

波的衍射与波的干涉都是波的重要特性之一，这是波动与其他运动模式的主要区别。

波的衍射图像波的干涉波的干涉指的是，频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。

波的干涉，实际上与波的叠加原理是一致的，只不过波的干涉更加特殊，必须满足相应的条件。

而且我们考虑波的干涉时并不是单独一个波形的叠加，而是空间内众多波形的叠加情况。

波的干涉的前提条件产生干涉的一个必要条件是，两列波（源）的频率以及振动方向必须相同并且有固定的相位差。

如果两列波的频率不同或者两个波源没有固定的相位差（相差），相互叠加时波上各个质点的振幅是随时间而变化的，没有振动总是加强或减弱的区域，因而不能产生稳定的干涉现象，不能形成干涉图样。

波的干涉图样波的干涉所形成的图样叫做干涉图样，是非常好的理解波的干涉的工具。

下面我们通过波的干涉图样来进一步理解波的干涉。

如下图所示，为两个完全相同的波（S1与S2）在平面内的传播。

如果用实线来描述波峰，虚线表示波谷。

根据波的叠加原理，在平面内图像中的波峰与波峰（以及波谷与波谷）的交汇处，为振动加强点。

与之对应的是，波峰与波谷的交汇处，振动削弱。

这样，就犹如波的干涉的定义描述的那样：波的干涉指的是，频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。

可能上面的图像太复杂了，不好辨识出来。

那么接下来我们通过一部分干涉图像来分析。

如下图所示，同样为两个完全相同的波（S1与S2）在平面内的传播。

实线来描述波峰的，显然波谷就是相邻的两条实线中间的位置（没有画出来）。

比较容易看出来，a点是振动削弱的（波峰与波谷交汇处），b点是振动加强的（波谷与波谷交汇处）。

波的衍射与波的干涉区别从定义上来找两者的区别：波的衍射定义：波的衍射指波在传播过程中，遇到障碍物后，能绕过障碍物；或遇到缝隙时传播方向发生变化的现象。

4、波的衍射和干涉一、波的衍射1.波的衍射：波绕过障碍物的现象。

如声音传播中的“隔墙有耳”现象。

2.发生明显衍射的条件是：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。

3.波的衍射现象是波所特有的现象。

二、波叠加原理和独立传播原理1.~2.几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。

三、波的干涉1.波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉。

注意：（1）振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱；（2）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的。

2.产生干涉的条件：两列波的频率必须相同。

3.干涉是波特殊的叠加：频率不同的两列波相遇，叠加区各点的合振动的振幅，有时是两个振动的振幅之和，有时是两个振动的振幅之差，没有振动总是得到加强或总是减弱的区域，这样的两列波叠加，是波普通的叠加，而不是干涉。

因此，干涉是波特殊的叠加。

4.干涉也是波特有的现象。

由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。

{5.当两相干波源振动步调相同时，到两波源的路程差△s是波长整数倍处是加强区；而路程差是半波长奇数倍处是减弱区。

振动加强位置公式：d1=s1-s2 =±nλ (n=0、1、2、3……)振动减弱位置公式：d2=s1-s2 =±（2n+1）λ/2 (n=0、1、2、3……):1．一列水波穿过小孔产生衍射现象，衍射后水波的强度减弱是因为（ ） A 、水波的波长增大 B 、水波的周期增大 C 、水波的频率减小 D 、水波的振幅减小2．如图所示，S 为波源，M 、N 为两块挡板，其中M 板固定，N 板可上下移动，两板中间有狭缝。

波的干涉、衍射、多普勒效应一、波的干涉和衍射现象多普勒效应1、波的干涉和衍射2、多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有相对运动(距离发生变化)。

(2)现象：观察者感到频率发生变化。

(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。

3、多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．(2)波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大．(3)波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率减小．(4)波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率．二、波的干涉现象中振动加强点、减弱点的两种判断方法1.公式法某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr。

①当两波源振动步调一致时若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，…)，则振动减弱。

①当两波源振动步调相反时若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动减弱。

2.波形图法在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。

三、针对练习1、（多选）在坐标原点的波源产生一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速v ＝200 m/s.已 知t ＝0时，波刚好传播到x ＝40 m 处，如图所示，在x ＝400 m 处有一接收器(图中未画出)， 则下列说法正确的是( )A ．波源开始振动时方向沿y 轴正方向B ．从t ＝0开始经过0.15 s ，x ＝40 m 处的质点运动路程为0.6 mC ．接收器在t ＝1.8 s 时才能接收到此波D ．若波源向x 轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为11 Hz 2、（多选）如图所示，两列简谐横波分别沿x 轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x ＝－0.2 m 和x ＝1.2 m 处，两列波的速度均为v ＝0.4 m/s ，两列波的振幅均为A ＝2 cm.图示为t ＝0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此时刻平衡位置处于x ＝0.2 m 和x ＝0.8 m 的P 、Q 两质点刚开始振动，质点M 的平衡位置处于x ＝0.5 m 处，关于各质点运动情况判断正确的是( )A ．t ＝0.75 s 时刻，质点P 、Q 都运动到M 点B ．x ＝0.4 m 处，质点的起振方向沿y 轴负方向C ．t ＝2 s 时，质点M 的纵坐标为4 cmD ．0到2 s 这段时间内，质点M 通过的路程为20 cm3、在匀质轻绳上有两个相距10m 的波源S 1、S 2，两波源上下振动产生两列绳波，可将其看作简谐波。

人教版物理高二选修3-4 12.4 波的衍射和干涉同步练习A卷（精编）姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共39分)1. （3分）(2020·兴庆模拟) 如图所示，两个相干简谐横波在同一区域传播，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷，已知两列波的报幅均为A、频率均为f。

此刻，a、c点波峰与波谷相遇点，b点波谷与波谷相遇点，d 点波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是（）A . b点振幅为2AB . a、c两点始终处在平衡位置C . a、c连线上各点始终处在平衡位置D . 从该时刻起，经过时间，b点振动到d点E . 从该时刻起，经过时间，b点到达平衡位置2. （3分） (2019高二下·晋江期中) 下列说法正确的是（）A . 在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大B . 单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关C . 火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高D . 当水波通过障碍物时，若障碍的尺寸与波长差不多，或比波长大的多时，将发生明显的衍射现象E . 用两束单色光A，B，分别在同一套装置上做干涉实验，若A光的条纹间距比B光的大，则说明A光波长大于B光波长3. （2分）下列事实属于明显的衍射现象的是（）A . 池塘里的水波，遇到突出水面的小石块，小石块对波的传播没有影响B . 水波前进方向上有一障碍物，其后面没有水波传播过去C . 水波前进方向上有一带孔的屏，水波通过小孔传播到屏后的区域D . 板胡的声音比弦声更响4. （3分）(2020·鄂尔多斯模拟) 以下说法正确的是（）A . 在真空中传播的电磁波频率不同，传播的速度也不同B . 两列机械波发生干涉现象，在振动加强的区域，质点的位移总是最大C . 一切波都能发生衍射现象，衍射是波特有的现象D . 火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高E . 电磁波能发生偏振现象，说明电磁波是横波5. （3分） (2019高二下·邢台期末) 下列说法中正确的是（）A . 一切波都能发生干涉、衍射现象B . 只有两列横波相遇时才能发生干涉C . 在障碍物的后面可以听到前面人说话的声音是衍射现象D . 发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化，是波源的频率变化的缘故6. （2分） (2020高二下·沧县月考) 分析下列物理现象，这些物理现象分别属于声波的（）①“闻其声而不见其人”；②夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高；④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。

2024高考物理波的干涉与衍射详解波的干涉与衍射是物理学中非常重要的现象，对于理解光、声、水波等波动现象具有重要意义。

在2024年的高考物理中，波的干涉与衍射也是必考内容之一。

本文将详细解释波的干涉与衍射的概念，并分析其原理和应用。

一、波的干涉波的干涉是指两个或多个波传播到同一位置时，根据波的性质产生相互作用的现象。

当两个波相遇时，根据其振幅、相位的差异，会出现干涉现象，包括互相增强和互相抵消。

常见的波的干涉现象有洛伦兹干涉、杨氏双缝干涉、杨氏单缝干涉等。

其中，杨氏双缝干涉是最为典型、重要的实验之一。

1.1 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉是指将平行光通过两个狭缝后，光波经两个狭缝分别传播，并在屏上形成条纹的现象。

这种干涉现象可以用光的波动理论来解释。

当两个波源到达屏幕上的某一点时，根据其传播路径的差异，会产生相位差。

当相位差为整数倍的情况下，波的叠加会形成互相增强的明纹；当相位差为半整数倍时，波的叠加会形成互相抵消的暗纹。

此外，如果将两个狭缝间距设为d，入射光波的波长设为λ，则根据几何关系，可以推导出若干干涉条纹的位置与空间角的关系。

这种关系被称为杨氏双缝干涉的一般公式。

二、波的衍射波的衍射是指波通过有限的孔或物体边缘后，波的传播方向发生偏转并产生扩散的现象。

波的衍射也是波动理论的重要内容之一。

波的衍射包括边缘衍射和孔衍射。

其中，夫琅禾费原理是波的衍射的基本原理，它表明波通过孔或者物体边缘时，会发生扩散并形成新的波前。

2.1 边缘衍射边缘衍射是指波通过物体边缘时，由于波传播方向改变而产生偏转、扩散的现象。

这种衍射现象可以通过夫琅禾费原理来解释。

夫琅禾费原理指出，波的每一个波前上的每一点都可以作为新的波源，从而产生新的波。

当波通过物体边缘时，波前会扩散并形成新的波前。

2.2 孔衍射孔衍射是指波通过有限大小的小孔时，发生衍射现象。

这种衍射现象也可以用夫琅禾费原理来解释。

当波通过小孔时，波的传播方向发生偏转并扩散，形成一系列新的次级波。

第十二章 机械波

第4节 波的衍射和干涉

一、波的衍射 1．定义 波________障碍物继续传播的现象。 2．发生明显衍射的条件 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长__________，或者___________。 3．__________都能发生衍射，衍射是波___________现象。“闻其声而不见其人”是_____的衍射现象。 二、波的干涉 1．波的叠加原理 （1）波的独立传播：几列波相遇时能够__________各自的______________，继续传播。 （2）波的叠加：在几列波重叠的区域里，介质的质点___________参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的____________。 2．波的干涉 （1）__________相同的两列波叠加时，某些区域的___________、某些区域的____________的现象。形成的图样常常称为____________。 （2）产生干涉的两个必要条件：两列波的____________必须相同和两个波源的___________保持不变。 （3）一切波都能发生干涉，干涉是波________的现象。

绕过 相差不多 比波长更小 一切波 特有的 声波 保持 运动特征 同时 矢量和 频率 振幅加大 振幅减小 干涉图样 频率 相位差 特有 一、波的衍射现象 1．关于衍射的条件 应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件。 2．波的衍射实质分析 波传到小孔（障碍物）时，小孔（障碍物）仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔（障碍物）后传播，就偏离了直线方向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。 【例题1】如图是观察水面波衍射现象的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源附近区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是