高中物理选修3-4课件：2.3 波的干涉和衍射

课堂讲义 • 针对训练 两列频率、振动方向、初始相位 均相同的波S1、S2，在同一介质中传播时，某 时刻t形成如图2－5－2所示的干涉图样，图样 中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰， 虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点 ，则振动加强的点是________，振动减弱的 点是________．
课堂讲义 • 解析 两列振动方向相同的相干波相遇叠加 ，在相遇区域内各质点仍做简谐运动，其振 动位移在0到最大值之间，B、C项错误；在波 峰与波谷相遇处质点振幅为两波振幅之差， 在波峰与波峰相遇处质点振幅为两波振幅之 和，故A、D项正确． • 答案 AD • 借题发挥 不管是加强点，还是减弱点，还 是一般位置的质点在振动时，其位移都在随 时间做周期性变化，位移均可为0.
• •
•Hale Waihona Puke •课堂讲义• 一、对干涉现象的理解 • 1．波的叠加是无条件的，任何频率的两列波 在空间相遇都会叠加． • 2．稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是 两列波的频率相同、相差恒定．
课堂讲义 • 3．干涉图样及其特点 • (1)干涉图样：如图2－5－1所示
图2－5－1
课堂讲义 • (2)特点 • ①加强区和减弱区的位置固定不变． • ②加强区始终加强，减弱区始终减弱 ( 加强区 与减弱区不随时间变化)． • ③加强区与减弱区互相间隔．
预习导学 • (3)当观测者与波源两者远离时，它在单位 时间内接收到的完整波数目 ，接收到 小于 减少 的频率将 波源的振动频率． 3．应用 (1)测心脏血流速度；(2)测人造卫星位置的 变化；(3)测定流体流速；(4)检查车速；(5)判 断遥远的天体相对于地球的运动速度． 想一想 当汽车远离观察者时，听到的汽 车的声音越来越小，这种现象就是多普勒效 应吗？ 答案 不是．多普勒效应指的是接收到的

第四节 波的干涉与衍射
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学习目 标
重点难 点
1.简单了解波的独立性原理以及波的叠加原理。 2.认识波的干涉现象,初步了解产生波的干涉现象 的条件。 3.认识波的衍射现象,初步了解产生波的衍射现象 的条件
1.波的叠加原理。 2.理解波的干涉原理。 3.理解发生明显衍射的条件
目标导航 预习导引 一 二
一二
4.干涉图样及其特征 (1)干涉图样:如图所示。
知识精要 典题例解 迁移应用
(2)特征:①加强区和减弱区的位置固定不变。 ②加强区始终加强,减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间
变化)。
③加强区与减弱区互相间隔。
一二
知识精要 典题例解 迁移应用
【例1】 (多选)下图所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一 种均匀介质中相遇时产生的干涉图样要 典题例解 迁移应用
【例2】 (多选)右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( )
一二
知识精要 典题例解 迁移应用
3.关于加强点(区)和减弱点(区) (1)加强点:在某些点两列波引起的振动始终加强,质点的振动最 剧烈,振动的振幅等于两列波的振幅之和,A=A1+A2。 (2)减弱点:在某些点两列波引起的振动始终相互削弱,质点振动 的振幅等于两列波的振幅之差,A=|A1-A2|,若两列波振幅相同,质点 振动的合振幅就等于零,水面保持平静。
在日常生活中我们常遇到“不见其人,先闻其声”的现象,为什么看 不到人却能听到他发出的声音呢?
提示 声波的波长比较长,容易衍射,而光波波长短,不容易衍射,所 以会有“不见其人,先闻其声”的现象。

不随时间变化 D．加强区的质点某时刻的位移可能是0
解析 由题意知两列波满足相干的条件，因此在它们相遇 的区域里会产生稳定的干涉图样，波峰与波谷叠加的点其 振幅等于|A1－A2|，为减弱点，选项A正确；振动最强的点 经14T后回到平衡位置，它还是振动加强点，选项B错误；根 据稳定的干涉图样的特点知选项C正确；叠加区域的所有质 点都在以自己的平衡位置为中心振动，故质点某时刻的位 移可能是0，选项D正确．
第3节 波的干涉和衍射
1．知道波在叠加时振动位移等于各列波分别引起的位移的 叠加．
2．知道叠加后振动位移增大的点． 3．知道叠加后振动位移减小的点． 4．能用产生波的干涉的条件判断一些实际问题． 5．知道波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射． 6．知道小孔的尺寸与波长差不多时，衍射十分明显.

一、波的叠加
定义： 频率 相同的两列波叠加，使某些区域的振动
，某些区域的振动
，并且振动加强和
振动加减强弱的区域互相间隔，这种减现弱象叫波的干涉．
波的干涉图样：波的干涉现象中形成的
．
干涉
条件：产生干 相同．
涉的
必要条
件是
两列图波样性
质相
同且
频率
三、波的衍射
定义：波 绕过 障碍物继续传播的现象． 实验及现象
(1)实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留个
内容 衍射和干涉
定义
现象
可观察到现象 相同点 的条件
波的衍射 波的干涉
波可以绕过障碍物继 续传播的现象
波能偏离直线 而传到直线传 播以外的空间
缝、孔或障碍 物的尺寸跟波 长相差不多或 者小于波长
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，而且加强 和减弱的区域是相间 分布的现象

A．该时刻质点O正处在平衡位置 B．P、N两质点始终处在平衡位置 C．随着时间的推移，质点M向O点处移动 D．从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位 置
【解析】
波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为振动加
强点，波峰与波谷相遇的点为振动减弱的点，在波的传播方向 上，加强点的连线为加强区，减弱点的连线为减弱区，不管波 如何叠加，介质各质点均在各自的平衡位置附近振动．本题考 查对干涉图样的认识，由图可知，图中O、M为振动加强的 点，此时刻O处于波谷，M处于波峰，因此A选项错误；N、P 为振动减弱的点，又因两列波振幅相同．因此N、P两点振幅
(2)振动减弱点 如图①所示，以波源S1、S2分别将波峰、波谷传到b点时 开始计时，波源S1、S2分别引起质点b振动的图象如图③甲、 乙所示，当两列波重叠时，质点b同时参与两个振动，合振动 图象如图③丙所示．
①从波源S1、S2发出的两列波传到振动减弱的b点是反相 (即振动步调相反)的，引起b点的振动方向相反，振幅为A＝|A1 －A2|. λ ②两波源S1、S2到振动减弱的b点的距离之差Δx＝(2k＋1) 2 (k＝0,1,2，„)． ③振动减弱的b点并非一定不振动，只是振幅最小，等于 两列波的振幅之差． ④振动减弱的点都在图①中虚线上.
第四节
波的衍射和干涉
课标解读
明确要求 把握方向 学业有成
1．知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条 件． 2．理解波的叠加原理． 3．知道什么是波的干涉现象及其产生条件． 4．会用波的衍射、干涉现象解释相关问题．
教材知识梳理
感受自主学习 收获成果
一、波的衍射 1．定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象． 2．发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍 物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明 显的衍射现象． 3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波 特有的现象．