干涉波前-干涉2011
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物理课件波的干涉教学设计(通用10篇)物理课件波的干涉教学设计1一、教学目标1、知道波的叠加原理.2、知道什么是波的干涉现象和干涉图样.3、知道干涉现象也是波特有的现象.二、教学重点:波的叠加原理和波的干涉现象.三、教学难点:波的干涉中加强点和减弱点的位移和振幅的区别.四、教学方法:实验法、电教法、训练法.五、教具:实物投影仪、CAI课件、波的干涉实验仪.六、教学过程:(一)、引入投影复习思考题1、什么叫波的衍射?2、产生明显的衍射的条件是什么?学生答:波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫做波的衍射.只有缝、孔的宽度和障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时,才能产生明显的衍射现象.波的衍射研究的是一个波源发出波的情况,那么两列或两列以上的波在同一介质中传播,又会发生什么情况呢?(二)、新课教学1、波的叠加原理[设问]把两块石子在不同的地方投入池塘的水中,就有两列波在水面上传播,两列波相遇时,会不会像两个小球相碰时那样,都改变原来的运动状态呢?演示:取一根长绳,两位同学在这根水平长绳的两端分别向上抖动一下,学生观察现象.学生叙述现象现象一:抖动一下后,看到有两个凸起状态在绳上相向传播.现象二:两列波相遇后,彼此穿过,继续传播,波的形状和传播的情形跟相遇前一样.总结:两列波相遇后,每列波都像相遇前一样,保持各自原来的波形,继续向前传播,这是波的独立传播特性.多媒体模拟绳波相遇前和相遇后的波形刚才,通过实验,我们知道了两列波在相遇前后,它们都保持各自的运动状态,彼此都没有受到影响,那么在两列波相遇的区域里情况又如何呢?多媒体模拟绳波相遇区的情况总结:在两列波重叠的区域里,任何一个质点同时参与两个振动,其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和.当两列波在同一直线上振动时,这两种位移的矢量和简化为代数和,这叫做波的叠加原理.强化训练:两列振动方向相同和振动方向相反的波叠加,振幅如何变化?振动加强还是减弱?学生讨论后得到:两列振动方向相同的波叠加,振动加强,振幅增大.两列振动方向相反的波叠加,振动减弱,振幅减小.2、波的干涉实物投影演示把两根金属丝固定在同一个振动片上,当振动片振动时,两根金属丝周期性地触动水面,形成两个波源,观察在两列波相遇重叠的区域里出现的现象.说明:由于这两列波是由同一个振动片引起的,所以这两个波源的振动频率和振动步调相同.学生叙述现象在振动的水面上,出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域,这两种区域在水面上的位置是固定的,而且相互隔开.用多体展示课本水波的干涉图样及波的干涉的示意图问:为什么会出现这种现象呢?结合课本图10~22进行分析:对于图中的a点:设波源S1、S2在质点a引起的振幅分别为A1和A2,以图中a 点波峰与波峰相遇时刻计时波源S1、S2引起a质点的振动图象如下图甲、乙所示,当两列波重叠时,质点A同时参与两个振动,合振动图象如图丙所示:从图中可看出:对于a点,在t=0时是两列波的波峰和波峰相遇,经过半个周期,就变成波谷和波谷相遇,也就是说:在a点,两列波引起的振幅都等于两列波的振幅之和,即a点始终是振动加强点.说明的几个问题:1、从波源S1、S2发出的两列波传到振动加强的点a振动步调是一致的,引起质点a的振动方向是一致的,振幅为A=A1+A2.2、振动加强的质点a并不是始终处于波峰或波谷,它仍然在平衡位置附近振动,只是振幅最大,等于两列波的振幅之和.那么,振动减弱的点又是如何形成的呢?以波源S1、S2分别将波峰、波谷传给减弱点(例如b点)时刻开始计时,波源S1、S2分别引起质点b振动的图象如图甲、乙所示,当两列波重叠后,质点b同时参与两个振动,合振动图象如图丙所示.在b点是两列波的波峰和波谷相遇,经过半个周期,就变成波谷和波峰相遇,在这一点两列波引起的合振动始终是减弱的,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差.说明的几个问题:1、从波源S1、S2发出的两列波传到b点时引起b点的振动方向相反,振幅为A=|A1-A2|. 2.振动减弱的质点b并不是一定不振动,只是振幅最小,等于两列波的振幅之差.学生阅读课文相关内容强化训练1、如图所示,沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等,当它们相遇时可能出现的波形是下图中的哪个?2、如图所示是两列波发生干涉的.图样,图中a、b、c、d、e各点的振动情况如何?参考答案1、当两列波的前半个波(或后半个波)相遇时,根据波的叠加原理,在前半个波(或后半个波)重叠的区域里所有的质点振动的合位移为零,而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变,所以选项B 正确.当两列波完全相遇时(即重叠在一起),由波的叠加原理可知,所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和,使得所有的质点,振动的位移加倍,所以选项C也是正确的.所以本题应选B、C2、解:a是振动减弱点;b、c是振动加强点,d处在振动加强区上,因此也是振动加强点,只好在此时刻它恰好处在平衡位置上;e点既不在振动加强区上,也不在振动减弱区上,因此它的振幅既不是最大,也不是零.3、产生波的干涉的条件:对比投影演示实验实验一:在投影仪上放一个发波水槽,用同一振动片带动两个振针振动,观察产生的现象.实验二:在投影仪上放一个发波水槽,用二个振针分别激起两列水波,观察发生的现象.学生叙述现象现象一:看到了稳定的干涉图样(实验一)现象二:实验二中,得到的干涉图样是不稳定的.总结:如果互相叠加的两列波波源频率相同,振动情况相同,则产生稳定的干涉现象.说明:(1).干涉现象中那些总是振动加强的点或振动减弱的点是建立在两个波源产生的频率相同的前提条件下.(2)..如果两列频率不同的波相叠加,得到的图样是不稳定的;而波的干涉是指波叠加中的一个特例,即产生稳定的叠加图样.(3).如果两列波频率相同,但振幅相差很大将不会有明显的干涉现象,因为振动加强区和振动减弱区都在振动,振幅差别不大.强化训练关于两列波的稳定干涉现象,下列说法正确的是A.任意两列波都能产生稳定干涉现象B.发生稳定干涉现象的两列波,它们的频率一定相同C.在振动减弱的区域,各质点都处于波谷D.在振动加强的区域,有时质点的位移等于零参考答案:B、D.两列波叠加产生稳定干涉现象是有条件的,不是任意两列波都能产生稳定干涉现象的,两列波叠加产生稳定干涉现象的一个必要条件是两列波的频率相同,所以选项A是错误的而选项B是正确的;在振动减弱的区域里,只是两列波引起质点的振动始终是减弱的,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差,如果两列波的振幅相同,质点振动的振幅就等于零,也不可能各质点都处于波谷,所以选项C是错误的.在振动加强的区域里,两列波引起质点的振动始终是加强的,质点振动的最激烈,振动的振幅等于两列波的振幅之和,但这些点始终是振动着的,因而有时质点的位移等于零,所以选项D是正确的.所以本题应选B、D.总结:(1).不论是振动加强点还是振动减弱点,位移仍随时间做周期性变化.(2).一切波都能够产生干涉和衍射现象;反之能够发生干涉和衍射现象的必定是波.(三)、小结(投影出示小结思考题)1、什么是波的独立性?2、什么是波的叠加原理?3、什么是波的干涉?4、产生稳定干涉的条件是什么?(四)、作业:练习三(1)(2)(3)物理课件波的干涉教学设计2一、教学目标1、知识与技能(1)能初步认识到声音是由物体的振动产生的,声音的传播需要介质。
波的特有现象——波的反射、波的折射、波的叠加原理〔独立传播原理〕、波的衍射、波的干预、多普勒效应一.波面和波线、波前波面:同一时刻,介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面.〔振动相位相同的各点组成的曲面。
〕波线:用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线.波前:某一时刻波动所到达最前方的各点所连成的曲面。
二.惠更斯原理荷兰物理学家 惠 更 斯1.惠更斯原理:介质中任一波面上的各点,都可以看作发射子波的波源,而后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面。
2.三、波的特性:波的反射、波的折射、波的叠加原理〔独立传播原理〕、波的衍射、波的干预、多普勒效应〔一〕.波的反射1.波遇到障碍物会返回来继续传播,这种现象叫做波的反射.•反射定律:入射线、法线、反射线在同一平面内,入射线与反射线分居法线两侧,反射角等于入射角。
•入射角〔i 〕和反射角〔i ’〕:入射波的波线与平面法线的夹角i 叫做入射角.反射波的波线与平面法线的夹角i ’ 叫做反射角. · 平面波· · · ·u t 波传播方向•反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同.•波遇到两种介质界面时,总存在反射〔二〕、波的折射1.波的折射:波从一种介质进入另一种介质时,波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射.2.折射规律:(1).折射角〔r 〕:折射波的波线与两介质界面法线的夹角r 叫做折射角.2.折射定律:入射线、法线、折射线在同一平面内,入射线与折射线分居法线两侧.入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比:•当入射速度大于折射速度时,折射角折向法线.•当入射速度小于折射速度时,折射角折离法线.•当垂直界面入射时,传播方向不改变,属折射中的特例.•在波的折射中,波的频率不改变,波速和波长都发生改变.•波发生折射的原因:是波在不同介质中的速度不同.由惠更斯原理,A 、B 为同一波面上的两点,A 、B 点会发射子波,经⊿t 后, B 点发射的子波到达界面处D 点, A 点的到达C 点,21sin sin v v r i〔三〕波的叠加原理〔独立传播原理〕在两列波相遇的区域里,每个质点都将参与两列波引起的振动,其位移是两列波分别引起位移的矢量和.相遇后仍保持原来的运动状态.波在相遇区域里,互不干扰,有独立性.两列波叠加时,假设两列波振动方向相同,则振动加强,振幅增大;假设两列波振动方向相反,则振动减弱,振幅减小。
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。
平面光学元件波前检测方法:斐索干涉法标准一、引言在光学领域中,波前检测是一项重要的技术,它可以用来分析光的传播和变换过程。
而对于平面光学元件来说,波前检测方法的选择尤为重要,因为它直接影响着元件的质量和性能。
斐索干涉法作为一种波前检测方法的标准,具有很高的应用价值和普适性。
本文将重点探讨平面光学元件波前检测方法中的斐索干涉法标准,以帮助读者更加深入地了解这一话题。
二、斐索干涉法的基本原理1. 斐索干涉法标准斐索干涉法是一种基于干涉原理的波前检测方法,它利用了光波的干涉现象来分析波前的形状和特性。
斐索干涉法标准是指在波前检测中采用斐索干涉法所需满足的一系列条件和要求,以保证检测结果的准确性和可靠性。
这些标准主要包括干涉光源的选择、干涉环境的控制、干涉图样的分析等方面。
2. 原理简述斐索干涉法的基本原理是利用一对相干光的干涉现象来分析光波的相位、振幅分布情况。
当平面光学元件放置在干涉光路中时,其波前的形状将对干涉图样产生影响,从而通过分析干涉图样的变化,可以推断出平面光学元件的波前形状和特性。
三、斐索干涉法在平面光学元件波前检测中的应用1. 光学元件的表面质量检测斐索干涉法可以用来检测平面光学元件表面的形状和质量,通过分析干涉图样的变化,可以得出元件表面的平整度、平行度等参数,为元件的加工和质量控制提供重要参考。
2. 波前畸变的分析与矫正斐索干涉法还可以用来分析平面光学元件的波前畸变情况,并通过相应的补偿措施来矫正波前畸变,以提高元件的光学性能和图像质量。
3. 干涉图样的数学模拟和仿真斐索干涉法所得到的干涉图样可以被数学建模和仿真,从而更深入地了解平面光学元件的波前分布情况,为元件的设计和优化提供重要参考。
四、总结与展望通过本文的介绍和讨论,我们可以清晰地了解到平面光学元件波前检测中的斐索干涉法标准的重要性和应用前景。
斐索干涉法作为一种波前检测方法,不仅在平面光学元件的评估和质量控制中发挥着关键作用,还在光学工程和科学研究领域具有广泛的应用前景。
高一物理干涉知识点总结在高一的物理学习中,干涉理论是一个非常重要的知识点。
干涉是指两个或多个波在空间中相遇、叠加形成新的波动现象。
一、干涉的基本概念和原理1. 干涉的条件:两个或多个波要有相同的频率、相同的振幅、相同的偏振状态等条件,才能发生干涉现象。
2. 干涉的叠加原理:当两个波相遇时,根据叠加原理,它们的位移会相互叠加,形成新的波动现象。
二、光的干涉1. 薄膜干涉:当光通过介质界面时,会发生反射和透射,形成一定厚度的薄膜。
当这两束光再次相遇时,会产生干涉现象。
薄膜干涉可以用于光的分光、反射等领域。
2. 杨氏双缝干涉:通过光源投射到两个狭缝上的光,经过狭缝后,形成两条光波,再次相遇时就会产生干涉条纹。
杨氏双缝干涉是验证光的波动性的经典实验之一。
3. 条纹的特点:在干涉条纹中,有明暗相间的条纹,其中最亮的位置称为亮纹,最暗的位置称为暗纹。
亮纹和暗纹之间相隔的距离称为条纹的间距。
三、声波的干涉1. 声波的叠加原理与光波基本一致,都是根据波的叠加原理进行干涉。
2. 声波的干涉实验:可以通过两个声源发出的声波相遇时产生干涉现象。
常见的例子包括话筒干涉实验和拍频现象。
3. 声波的干涉应用:声波的干涉可以用来测量声速、研究物质的声学特性等方面。
四、干涉的应用1. 光学中干涉的应用:干涉可以用于测量薄膜的厚度、光的波长等。
在光学仪器的设计中,干涉也被广泛应用。
2. 声学中干涉的应用:声学中的干涉可以用于测定声速、研究声学特性等。
3. 干涉还在其他领域中得到应用,比如电子、无线通信和雷达等。
总之,干涉是一种重要的波动现象,不仅在物理学中有着广泛的应用,而且在其他科学领域中也有着重要的作用。
通过学习干涉理论,我们可以更好地理解和应用光、声波等波动现象,拓宽自己的知识面。
希望同学们能够深入学习干涉知识,掌握其基本原理和应用方法,为今后更深入的学习打下坚实的基础。
高一物理干涉知识点总结一、波的干涉1、波的叠加原理波的叠加原理是指两个或多个波相遇时,它们的位移相互加成,形成新的位移,这种现象叫波的叠加,即叠加原理。
波的叠加有两种情况,相位相加和波的干涉。
2、相干光相干光是指来自同一源波的光的相位保持连续,并且波长相同的光波。
3、条纹干涉产生的光强分布称为条纹。
它是由交替的亮暗相间的光强分布构成的。
二、干涉的条件干涉前提条件如下:1、波源必须是相干的,即来自同一源波的光的相位保持连续,并且波长相同。
2、两个波相遇时,它们的位移相互加成。
三、干涉的产生1、单色光干涉当来自同一单色光源的两路光波,经过不同的光程回到交汇处时,它们相互干涉,产生干涉条纹。
2、白光干涉当来自白光源的两路光波,经过不同的光程回到交汇处时,产生的光强分布称为白光干涉。
由于白光是由多种波长组成的,所以白光干涉所形成的干涉条纹是彩色的。
四、干涉的基本原理1、干涉的相长与相消当两路光波相遇时,如果它们的位移相差是整数倍的波长,即相长,干涉的光强增强,形成亮条纹;如果它们的位移相差是半波长或者其他奇数倍的波长,即相消,干涉的光强减弱,形成暗条纹。
2、干涉条纹的间距当两路光波相互干涉时,干涉条纹的间距与波长、光程差和干涉角度有关。
五、干涉的应用1、制作干涉仪干涉仪是通过干涉现象观察光的性质和测量光波的波长的仪器。
2、测量光的波长通过改变光程差,测量干涉条纹的移动情况,就可以计算出光的波长。
3、观察干涉条纹干涉条纹是光强分布的明显标志,观察干涉条纹可以研究光的干涉性质。
4、干涉光栅干涉光栅是将干涉条纹固定在透明薄片上形成的规则条纹,它可以用来分光和测量光的波长。
六、其他干涉现象1、薄膜干涉薄膜是指一层均匀透明薄片,当光线通过薄膜时,会发生反射和透射,并且会产生干涉现象。
2、牛顿环当透镜的一面与平行玻璃板紧密接触而另一面与平行玻璃板离开一定距离时,光线经过镜面和玻璃板的交界处时,会产生干涉现象。
3、Michelson干涉仪Michelson干涉仪是一种用来测量天体的角直径和距离的仪器,也被用来验证光速和光的干涉性质。
光的干涉与衍射问题的解题技巧在解决光的干涉与衍射问题时,一些解题技巧可以帮助我们更好地理解和应用相关的概念。
本文将介绍一些常见的解题技巧,帮助读者更好地掌握光的干涉与衍射问题。
一、利用几何光学近似在解决一些简单的光的干涉与衍射问题时,我们可以利用几何光学近似来简化计算。
几何光学近似认为光线传播的路径可以近似为直线传播,忽略光的波动性。
这个近似在一些情况下是成立的,例如当光的波长远远小于其他参与干涉或衍射的物体的尺寸时,或者当观察距离很远时。
二、光程差的计算光程差是光的干涉与衍射问题中的一个重要概念,其表示两条光线到达某一点所经历的路径差。
我们可以通过计算光线的传播路径来确定光程差的数值。
在一些简单的情况下,可以通过几何光学的方法来计算光程差,例如当光线经过均匀介质的时候,我们可以使用几何光学的折射定律来计算光线的传播路径。
三、利用波前干涉理论在解决一些复杂的光的干涉问题时,波前干涉理论是非常有用的工具。
波前干涉理论认为,波前上的每一个点都可以看作是一个次波源,而这些次波源会互相干涉形成新的波前。
我们可以通过分析光波的传播路径、波前的形状以及不同波源之间的干涉条件来解决复杂的干涉问题。
四、利用叠加原理叠加原理是解决光的干涉与衍射问题的重要原理之一。
根据叠加原理,当两个或多个光波相遇时,它们会在相遇点处叠加形成新的波。
我们可以利用叠加原理来计算干涉或衍射现象的干涉图样或衍射图样。
五、确定干涉或衍射的类型在解决光的干涉与衍射问题时,首先需要确定问题所涉及的是干涉还是衍射现象。
干涉是指两个或多个光波相遇形成干涉图样,而衍射是指光波通过一个或多个孔或障碍物后形成衍射图样。
根据问题的描述和所给条件来判断是干涉还是衍射,这有助于我们选择合适的解题方法。
综上所述,光的干涉与衍射问题的解题技巧包括利用几何光学近似、光程差的计算、波前干涉理论、叠加原理以及确定干涉或衍射的类型。
通过合理运用这些技巧,我们可以更好地解决各类光的干涉与衍射问题,并提高解题的准确性和效率。
“波的干涉”问题解析频率相同的两列波在相遇的区域中将形成某些区域的振动始终加强,某些区域的振动始终减弱,且振动加强与减弱的区域相互间隔的稳定干涉现象;本文从以下几个方面来探讨“波的干涉”问题的分析方法与过程。
一、波的干涉图象及位移、速度的合成与能量问题:注意波峰与波峰、波谷与波谷相遇而叠加时,此质点的合振幅必为最大,故此位置必形成干涉加强;波峰与波谷相遇而叠加时,质点的合振幅必为最小,故此位置必形成干涉减弱;二振动的平衡位置相遇且二振动在某点处引起的速度方向相同时,则该质点的振动能量必最大,故该位置必形成干涉加强;二振动的平衡位置相遇且二振动在某点处引起的速度方向相反时,则该质点的振动能量必最小,故该位置必形成干涉减弱。
例1图1中为两个相干波源发出的波相遇时某时刻的情况,图中实线表示波峰,虚线表示波谷;相干波的振幅均为5cm,波速与波长分别为;点C为相邻圆弧间的中央处的同心圆的交点。
则:⑴此时图中标示的点中振动最强的点有________,振动最弱的点有______;⑵从该时刻起经过个周期时位移为0的点有__________;⑶图示时刻A、B 二点在振动方向上的高度差为______________;⑷图示时刻质点C的位置与运动状态为________________________________;⑸从图示时刻起经过,质点B通过的路程为________。
分析:由图1知点A、E为波峰与波峰相遇,故A、E点的合振幅必最大即为振动最强的点;点B为波谷与波谷相遇合振幅也最大,仍为振动最强的点;点D、F为波峰与波谷相遇故其合振幅为0即为振动最弱的点;对点C因为是相邻圆弧间的中央处的同心圆的交点,即为过E、F的二圆弧间(圆心在右上角的圆)的中央处的同心圆与过E、B的二圆弧间(圆心在左上角的圆)的中央处的同心圆的交点,故点C距过B点的二波谷间的距离(图1中的二粗短线段示)必均为个波长,因而此时二振动传到点C的状态必为平衡位置,那么二振动在点C的合成如图2示,波从B向C传播故二振动在点C产生的速度方向必均向负方向且有最大速度,故点C必有向负方向的最大合速度,因而点C的振动能量为最大值,那么点C 必为振动最强的点。