机械波的干涉与衍射--演示动画...2013.8.2

【答案】 BC
【解析】 波发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺 寸与波长相差不多，或者比波长更小，所以要使P点振动起 来，有两种方法：一是减小孔的尺寸，二是增大波的波长．N 板向上移，可以减小孔的尺寸；由v＝λf可知，水波的波速一 定，减小波源的频率可以增大水波的波长．
【答案】 N板上移，或减小波源振动的频率
2．发生明显衍射的条件 障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多． (1)障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的 条件，仅是衍射现象是否明显的条件．一般情况下，波长较大 的波容易产生显著的衍射现象． (2)波传到小孔(或障碍物)时，小孔(或障碍物)仿佛一个新 的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔后传播， 于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象．
(3)当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于 衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到．
二、波的叠加原理和干涉现象 波的叠加：几列波在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位移的矢 量和． 干涉是稳定的叠加，两列波能发生干涉的条件是频率和振 动方向相同，并且有固定的相位差．
波的衍射和干涉
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．
二、波的干涉 1．波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，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． 2．波的干涉 (1)定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加 大、某些区域的振幅减小的现象．

机械波的干涉与衍射--演示动画
演示
在水槽里放两块挡板，中间留有一个狭缝，观察水波 通过狭缝后的传播情况。
保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波 的传播情况有什么变化。
• 点击下图观看实验
想一想 两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的
区域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现 象。
三、波的干涉
1. 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，而且振动加强和减弱的区域 互相间隔,这种现象叫做波的干涉.所形成的图样叫做 干涉图样。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
水波干涉图样
水波干涉俯视图样
二、波的衍射现象
为方便学习与使用课件内容， 课件可以在下载后自由调整
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
9

实验模拟 水波传递中遇到与波长差不多尺寸的小孔时：
衍生波源Q
波源P
水波传递中通过小孔时，相当于在小孔处衍生 出一个新的与波源P类似的波源Q，称为子波源。
明显衍射和有孔衍射
1、明显衍射：指传播能量的强弱及在障碍物阴 影区中所形成的波的区域大小。 2、有孔衍射：相当于在小孔处形成一个新的波源 ——子波源，其频率和波长与原波源相同。
课堂练习
3、下列关于波的衍射图象正确的是（ BC）
注意:有孔衍射的子波源在小孔处
课堂练习
4、如图所示，S为波源，MN为两块挡板，其 中M固定，N板可上下移动，两板中间有一块 缝，此时测得A点没有发生振动，为了使A点 能振动起来，可采取的方法是（ BC ） A、增大波源的频率
B、减小波源的频率
C、将N板上移一些
遇后，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，都 保持各自的运动状态继续传播，彼此之间没有互相 影响。
1、相遇前
2、相遇时刻
3、相遇过程
4、相遇后
波的独立传播原理
几列波在同一介质中传播，在介质中某一 点（或某一区域）相遇后，每一列波都能够 保持各自的状态继续沿着原来的方向向前传 播，彼此之间互不干扰，好象没有遇到另一 列波一样。
实验结论
1、窄缝或障碍物的宽度 与波长相比非常大时， 水波将直线传播，观察 不到衍射现象。
2、窄缝或障碍物的宽度比波长大得越多，衍 射现象越不明显；
3、窄缝或障碍物的宽度 与波长相差不多时，有 明显的衍射现象。
演示
在水槽里放两块挡板，中间留有一个狭缝，观察水波 通过狭缝后的传播情况。
保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波 的传播情况有什么变化。
思考与讨论
试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一 质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？

一、波的衍射现象
【例1】下列说法正确的是（ AB ）
A.衍射是一切波特有的现象 B.对同一列波，障碍物或孔越小衍射越明显 C.听到回声是声波的衍射现象 D.听到回声是共鸣现象
一、波的衍射现象
【例2】在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动频率是5Hz，水波在水
槽中的传播速度为0.05m／s，为观察到明显的衍射现象，小孔直径d应为（ D ）
3、窄缝或障碍物的宽度与波长相差不多时，有明显的衍射现象。
一、波的衍射现象
发生明显衍射现象的条件： 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.
一、波的衍射现象
(1)衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。 窄缝宽度比波长越大，衍射现象越不明显；水波的传播越接近直线传播。 (2)障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小，并不是决定衍射能否发 生的条件，仅是发生明显衍射的条件。 (3)一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象。 (4)波传到小孔（或障碍物）时，小孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出与原 来同频率的波在孔或障碍物后传播，于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象。 (5)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于能量的减弱，衍射现象不 容易观察到。
频率相同的两列波叠加，使某些区域的振幅加大，某些区域的振幅减小，这种现 象叫做波的干涉。
干涉图样：由波的干涉所形成的图样
三、波的干涉
三、波的干涉
把相应的振动最激烈的质点连起来，就是振动加强区；相应的振动最不激烈或静 止的质点连起来，就是振动减弱区，且振动加强区和振动减弱区是相互间隔着出 现的。 特征
振动加强的区域总是加强，振 动减弱的区域总是减弱。

三.衍射: 波绕过障碍物的现象,波发生明显衍射的条件是: 障碍物或小孔的尺寸比波长小或能与波长相比.
四.声波.超声波和次声波: 1.能引起人耳感觉的声波频率范围是20-20000Hz, 频率大于20000Hz的声波叫超声波,频率小于20Hz 的称为次声波.
2.能把回声和原声区分开来的最小时间间隔是0.1 秒.
六、波的干涉、衍射、多普勒效应
一.叠加:
两列波相遇时.分离后都能保持其原有特性(f.A.λ. 振动方向)沿原来方向传播,在两列波重叠的区域里, 任一个质点的总位移,都等于两列波分别引起的矢 量和. 二.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,,并且振动加强的区域和振 动减弱的区域互相间隔.设若两列波源到p点的距 离之差为△r=kλ(k=0.1.2.....)(即波长整数倍) 时,p点振动加强;当△r=(2k+1)λ/2(k=0.1.2. . 即半波长的奇数倍)时,p点振动减弱.
D.C处质点的振幅为2A.
S2 由题目条件可知,a.b.c所在 的中垂线为振动加强区域,直线 上各点的振幅均为2A,但这些质点都在振动,位移 不断变化.
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59.若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。 52.所有不能打败我的，都使我变得坚强，也使我变得柔软，因为我从中学会了悲悯。我不感谢那些折磨，但是，假如必须承受的话，我会试着去明白这一切在我生命中的意义，然后跨过它、克 服它。
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《机械波演示动画》PPT 课件
欢迎来到本次分享！通过本演示文稿，我们将探索机械波的定义、特性、分 类和传播过程，了解与实际应用的关系，最后进行总结和结论。
机械波的定义和特性
了解机械波的基本概念和特点，包括波动传播、振动介质等。
横波
介质振动方向与波传播方向垂直，像水面上的波纹。
纵波
介质振动方向与波传播方向相同，像弹簧上的振动。
波动的源头，如摇动绳子或振动琴弦。
传递能量
2
机械波通过媒介传递能量，让波浪蔓延。
3
传播传递
波从源头向外传播，形成波阵面。
机械波的的一些有趣性质和现象。
干涉现象
当两个或更多波相遇时，形成明暗交替、分明可见 的干涉图案。
折射现象
当波传播介质发生变化时，波在不同介质中传播方 向发生弯曲。
机械波与实际应用的关系
揭示机械波在现实生活中的应用领域，以及对我们日常生活产生的影响。
通信技术
通过无线电波传播信息和建 立通信连接。
声学工程
应用声波技术，如扩音、音 频处理和噪音控制。
地震监测
利用地震波进行地震监测和 地壳活动研究。
总结和结论
对本次分享进行总结，并强调机械波的重要性及其在科学和技术领域的广泛 应用。
机械波分类
探索机械波的各种分类，让我们更好地理解波的多样性。
表面波
在介质表面传播的波动，如 海浪和地震波。
声波
通过介质传播的机械波，以 声音的形式存在。
电磁波
无需介质媒介，以电磁场的 形式传播，包括光波。
机械波的传播过程
详细描述机械波的传播过程，涉及波动方程、波速、波长和频率等重要概念。
1
振动源产生

观察周期相同的两列波叠加
同频率水波的叠加
演示 水波盘干涉
水面上出现了一条条相对平静的区域和相对激烈振 动的区域，并且位置是稳定不变的！
振动加强 振动减弱 振动加强
振动加强
振动减弱
振动加强 振动减弱
x1
0
t
x2
P
0
t
x
0
t
P点振动最强（振幅为A1＋A2）
波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇处振动加强
答案：B
2.如图所示，是水波干涉示意图，S1、S2是两波 源，A、D、B三点在一条直线上，两波波源 频率相同，振幅等大，就图中标出的各点，回 答振动加强点是 ADB ，振动减弱点是 CE （图中实线表示波峰，虚线表示波谷）。
S1
S2
A
D
B
C
E
而光的波长范围在0.4μm到0.8μm之间，因此， 自然界中障碍物的尺寸远于光的波长，光波的 衍射现象不明显
在水波槽的衍射实验中,若打击 水面的振子的频率是5HZ,水波 在槽中的传播速度为0.05m/s,为 观察到显著的衍射现象,小孔直
径d应为( D )
A. 10cm
B. 5cm
C. d>1cm
D. d<1cm
4.通常 波长较长的波容易产生明显的衍射 但当孔的尺寸过小于波长时尽管衍射十分突出， 由于衍射波的能量很弱，衍射现象不易观察到。
阅读思考 ：
为什么用超声波定位，而不用普通 声波定位？
区分折射和衍射！
eg:密闭的铁桶中的人可以听到 外面的声音，这是声音发生折 射到了桶内，又由桶内空气传 入人耳
甲
介
质
注意：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．

06
CATALOGUE
总
04
波的干涉现象及其产生 条件
波的衍射现象及其产生 条件
干涉和衍射的区别与联 系
干涉和衍射在日常生活 和生产中的应用
思考题与习题
思考题：如何理解波的干涉和衍射现 象的本质？
2. 举例说明干涉和衍射在日常生活和 生产中的应用。
习题：1. 简述波的干涉和衍射现象的 区别。
实际应用中的选择
在实际应用中，根据需要解决的 问题和条件，可以选择使用干涉
或衍射的方法。
在研究波动特性、测量波长、研 究波动叠加规律等方面，干涉是
常用的方法。
在研究波的传播规律、绕过障碍 物传播等方面，衍射是常用的方
法。
04
CATALOGUE
干涉和衍射在生活中的应用
声波的干涉和衍射
声波的干涉
当两个或多个声波相遇时，它们会相互叠加，产生加强或减弱的现象。例如，双 簧管发出的两个相同频率的音波在特定位置叠加，产生稳定的干涉现象，形成悦 耳的和音。
02
干涉的结果是某些区域振动加强 ，某些区域振动减弱，从而形成 稳定的强弱分布。
波的干涉条件
频率相同
具有相同的振动方向
参与干涉的各波源的振动频率必须相 同。
参与干涉的各波源需要有相同的振动 方向，这样才能保证某些区域振动加 强，某些区域振动减弱。
有恒定的相位差
参与干涉的各波源需要有恒定的相位 差，这样才能保证波的叠加是有规则 的。
《波的干涉和衍射》ppt 课件
CATALOGUE
目 录
• 波的干涉现象 • 波的衍射现象 • 波的干涉与衍射的区别与联系 • 干涉和衍射在生活中的应用 • 实验：观察波的干涉和衍射现象 • 总结与思考

第十二章 机械波
第四节 波的ห้องสมุดไป่ตู้射和干涉
水波衍射
水、声波都会发生衍射现象，它们发生衍射的现象特征是什么？
机械波能发生衍射，通过衍射把能量传到阴 影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物 或孔的尺寸跟波长差不多．
一、光的衍射
1、光的衍射： 光能够绕过障碍物偏离直线传播的现象
2、明显衍射的条件
障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长相差不多 注意：各种不同形状的障碍物或小孔都能使光发生衍射
光的圆孔衍射
衍射物
观察屏
点光源
光的圆屏衍射
条纹
阴影外有明暗相间的圆条纹，阴
特点 影中心有一亮点．
圆孔的衍射花样
圆屏的衍射花样
光的针尖衍射条纹
光的衍射使物体边缘轮廓模糊不清 光通过物体的边缘而发生衍射
1、光的衍射现象表明 光沿直线传播只是一种近似的规律
光的直线传播是有条件的
只有在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下， 光才可以看作是沿直线传播的。
课堂练习
例1、下列现象或事实属于衍射现象的
是( C )
A.风从窗户吹进来 B.雪堆积在背风的屋后 C.水波前进方向上遇到凸出水面的小
石子,小石子对波的传播没有影响. D.晚上看到水中月亮的倒影
例2、下列关于波的衍射的说法正确的是
( BD )
A.衍射是一切机械波特有的现象
B.对同一列波,缝或孔(障碍物)越小,衍射 现象越明显
3、干涉条纹与衍射条纹的区别
干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边 减弱较慢。
衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间 的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。
（双缝）干涉图样
（单缝）衍射图样

[方法技巧] 要掌握波的衍射现象应从以下三个方面入手： (1)掌握衍射现象的定义． (2)掌握发生明显衍射现象的条件． (3)记住常见的衍射现象，增加感性认识．
1．(多选)下列说法中正确的是( ) A．孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象 B．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象 C．只有孔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 D．只有波才有衍射现象
[规律总结] 理解干涉现象的两点注意
(1)振动加强(减弱)的位置不只是某几个位置，而是一条条线(干涉图样)． (2)振动加强的质点的振动位移随时间做周期性变化，而不是一直处于波峰(或波谷) 处．
3．两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波 谷，则( )
A．在两波相遇的区域中会产生稳定干涉 B．在两波相遇的区域中不会产生稳定干涉 C．a点的振动始终加强 D．a点的振动始终减弱
[典例2] (多选)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图 中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是( )
A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱 B．e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间 C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换 D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰
提示：在水面上出现一条条从两个波源中间伸展开的相对平静的区域和剧烈振动 的区域．改变其中一个小球振动的快慢，这种现象将消失．
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，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振 动方向在同一直线上、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传 播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我们就看不 到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．

两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小(如图乙所示)。
图甲
图乙
3．干涉条件 (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，必须是两列同类的波，并且波的频率 相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定。如果两列波的频率不相等，在同 一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱 点。因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。 (3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了 满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大。振幅越是接近，干涉图样 越明显。
复习课件
高中物理第12章机械波第4节波的衍射和干涉课件新人教版选修3
2021/4/17
高中物理第12章机械波第4节波的衍射和干涉课件新人教版
1
选修3
第十二章
机械波 第四节 波的衍射和干涉
※ 知道波的衍射现象及衍射条件
※
知道衍射是波特有的现象
※
知道两列波叠加的位移规律
※ 理解波的干涉现象及产生干涉的条件
(2)振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移 的大小之差，振幅为两列波振幅之差。如果两列波的振幅相同，则振动减弱点 将会总是处于静止。
(多选)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介 质中相遇。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的 是(AD )
解析：由图可看出孔的尺寸跟波长差不多，所以能明显观察到波的衍射现 象，A、C对；如将孔扩大到跟波长相差很多，则观察不到明显的衍射现象，B 对；若增大波源频率，则波长减小，有可能观察不到明显的衍射现象，D错。
〔对点训练1〕 下列现象或事实属于衍射现象的是( C ) A．风从窗户吹进来 B．雪堆积在背风的屋后 C．水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块，小石块对波的传播没有 影响 D．晚上看到水中月亮的倒影 解析：波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象称为波的衍射。C 与衍射现象相符。

活动一
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
问题1 下列现象或事实属于衍射现象的是( C ) A.风从窗户吹进来 B.雪堆积在背风的屋后 C.水波前进方向上遇到凸出水面的小石子,小石子 对波的传播没有影响. D.晚上看到水中月亮的倒影
问题2 在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子的频率 是5HZ,水波在槽中的传播速度为0.05m/s,为观察 到显著的衍射现象,小孔直径d应为( D ) A.10cm B.5cm C.d>1cm D.d<1cm
活动三
波的衍射
问题1 什么叫波的衍射 活动一
活动一
波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射
说明： 1.一切波都能发生衍射 2.衍射是波特有的现象
问题2
发生明显衍射现象的条件
结论： 活动一
1.窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象 2.窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显 3.窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将直线传播，观 察不到衍射现象 注意：观察不到衍射，不能说没衍射，一切波都能 发生衍射
B 质点P的振幅最大
C 质点P的位移始终最大
D 质点P的位移有时候为零。
问题4
如图所示两个频率与相位、振幅均相同的波的干涉图样中， 实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的结果正确的描述是 (B ) A．在A点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰 B．B点在干涉过程中振幅始终为零 C．两波在B点路程差是波长的整数倍 D．当C点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰
问题2 2、关于波的干涉，下列说法正确的是（ C D ） A、只有横波才能产生干涉，纵波不能产生干涉。 B、只要是波就能产生稳定的干涉。 C、不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频 率相等，振动情况相同就能产生稳定干涉。 D、波的干涉是波叠加的特例