(精品)5.波的干涉、衍射.ppt
第第 五五 节节波的干涉波的干涉 衍射衍射1 1、知道波的叠加原理，知道波的干涉是特知道波的叠加原理，知道波的干涉是特殊情况下波的叠加。殊情况下波的叠加。2 2、知道干涉图样及形成稳定干涉的条件；知道干涉图样及形成稳定干涉的条件；振动加强、减弱的规律。振动加强、减弱的规律。3 3、知道衍射现象和发生明显衍射的条件。知道衍射现象和发生明显衍射的条件。4 4、知道干涉、衍射都是波的特有现象。知道干涉、衍射都是波的特有现象。学习目标学习目标一、波的叠加一、波的叠加 两列波相遇后，彼此穿过，两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动相遇后，它们都保持各自的运动状态，状态，彼此都没有受到影响彼此都没有受到影响一、波的叠加原理一、波的叠加原理 (一一)波的互不干扰特性波的互不干扰特性 大大量量事事实实证证明明，介介质质中中几几列列波波相相遇遇后后，仍仍将将保保持持它它们们各各自自原原有有的的特特性性(频频率率、振振幅幅、振振动动方方向向、传传播播方方向向等等)继继续续传传播播，并并不不因因为为有有其其他波的存在而他波的存在而发发生生变变化化思考：在两列波相遇处质点振动情况怎样？思考：在两列波相遇处质点振动情况怎样？一、波的叠加原理一、波的叠加原理（二）波的叠加原理（二）波的叠加原理 在在几几列列波波传传播播的的重重叠叠区区域域内内，质质点点要要同同时时参参 与与 由由 几几 列列 波波 引引 起起 的的 振振 动动，质质 点点 的的 总总 位位 移移 等等于于各各列列波波单单独独存存在在时时在在该该处处引引起起的的振振动动位位移的移的矢量和矢量和 波波峰峰与与波波峰峰、波波谷谷与与波波谷谷相相遇遇处处，振振动动加强，合振幅增大。加强，合振幅增大。波波峰峰与与波波谷谷相相遇遇，振振动动减减弱弱，合合振振幅幅减减小小。此此时时如如果果两两列列波波的的振振幅幅相相等等，质质点点振振动动的的合合振幅等于零振幅等于零。二、波的干涉二、波的干涉探究实验 实验现象实验现象：在振动着的水面上，出现一条条在振动着的水面上，出现一条条从两个波源中间展开来的水面相对从两个波源中间展开来的水面相对平静平静的区域和的区域和振动振动较强较强的区域这两种区域的分布的区域这两种区域的分布固定而且相固定而且相互隔开互隔开s1s2二、波的干涉二、波的干涉1、什么是波的干涉？什么是波的干涉？频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动质点振动始终始终加强，某些区域的振动加强，某些区域的振动始终始终减弱，减弱，并且这两种区域并且这两种区域相互间隔、位置保持不变相互间隔、位置保持不变，这，这种种稳定的叠加现象稳定的叠加现象叫做波的干涉。叫做波的干涉。思考：两个振源传过来的波都要引起思考：两个振源传过来的波都要引起相对平静相对平静区域区域点的振动，为什么这一点的振幅几乎为零点的振动，为什么这一点的振幅几乎为零?而另一些点振动幅度却很大而另一些点振动幅度却很大?2 2、波的、波的干涉图样干涉图样注意：干涉是一种特殊的叠加。任何两列波都可以进注意：干涉是一种特殊的叠加。任何两列波都可以进行叠加，但行叠加，但只有两列频率相同的波的叠加，才有可只有两列频率相同的波的叠加，才有可能形成稳定的干涉能形成稳定的干涉。干涉是波特有的现象。干涉是波特有的现象。二、波的干涉二、波的干涉干涉条件：两列波的频率必须相同干涉条件：两列波的频率必须相同能发生干涉的波源称为相干波源能发生干涉的波源称为相干波源问题问题1 1：若两列相干波的振幅：若两列相干波的振幅A1=A2=A,A1=A2=A,则则 ,振振动加强区振幅为多少？动加强区振幅为多少？,振动减弱区振幅为多振动减弱区振幅为多少？少？2 2：若两列相干波的振幅：若两列相干波的振幅A1A2,A1A2,振动加强区振动加强区振幅为多少？振幅为多少？,振动减弱区振幅为多少？振动减弱区振幅为多少？3 3：振动加强（减弱）的区域是指质点的：振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅振幅大小大小加强还是加强还是位移大小位移大小加强？振动加强区位移加强？振动加强区位移是不是一定始终大于振动减弱区的位移？是不是一定始终大于振动减弱区的位移？振动加强点和减弱点满足的条件：振动加强点和减弱点满足的条件：二、波的干涉二、波的干涉振动加强点和减弱点满足的条件：振动加强点和减弱点满足的条件：若两波源的振动若两波源的振动频率相同频率相同且振动且振动同相同相（1 1）加强点与两个波源的距离差加强点与两个波源的距离差：S=n S=n （n=0,1n=0,1，2 2）（2 2）减弱点与两个波源的距离差减弱点与两个波源的距离差：S=(2n+1)/2 S=(2n+1)/2（n=0,1,2n=0,1,2）例：关于两列波的干涉现象，下列说法正确的是（例：关于两列波的干涉现象，下列说法正确的是（）A、任意两列波都能产生干涉现象、任意两列波都能产生干涉现象B、发生干涉现象的两列波，他们的频率一定相同、发生干涉现象的两列波，他们的频率一定相同C、在振动减弱的区域，各质点都处于波谷、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、在振动加强的区域，有时质点的位移等于零BDC三、波的衍射现象三、波的衍射现象闻其声不见其人三、波的衍射现象三、波的衍射现象 1.1.定义：波能够绕到障碍物的后面继续传播定义：波能够绕到障碍物的后面继续传播的现象，叫做波的衍射的现象，叫做波的衍射2.2.产生明显产生明显衍射现象的条件衍射现象的条件：当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差相差不多不多，或，或比波长更小比波长更小时，就能观察到时，就能观察到明显明显的衍的衍射现象射现象三、波的衍射现象三、波的衍射现象 3.3.理解：理解：衍射是衍射是波特有波特有的现象的现象 一切波都能发生衍射现象一切波都能发生衍射现象，衍射现象，衍射现象总是存在总是存在的的,只是有的明显，有的不明显而已障碍物或孔的只是有的明显，有的不明显而已障碍物或孔的尺寸大小尺寸大小,并不是决定衍射能否发生的条件并不是决定衍射能否发生的条件,仅是发仅是发生明显衍射的条件生明显衍射的条件 一般情况下一般情况下波长较大波长较大的波容的波容易产生明显易产生明显的衍射的衍射现象现象 当孔的尺寸远小于波长时当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分突出尽管衍射十分突出,但由于能量的减弱但由于能量的减弱,衍射现象不容易观察到。当不满衍射现象不容易观察到。当不满足明显衍射条件时，衍射现象仍存在，只不过衍射足明显衍射条件时，衍射现象仍存在，只不过衍射现象不明显，不易被我们观察到现象不明显，不易被我们观察到 波的直线传播只是在衍射不明显时的波的直线传播只是在衍射不明显时的近似近似 4.4.波的衍射的应用：波的衍射的应用：在技术上凡需要定向传播信号，就必须利用在技术上凡需要定向传播信号，就必须利用波长较短的波，例如：用雷达探测物体和测定波长较短的波，例如：用雷达探测物体和测定物体的远近时，需要把雷达发出的信号对准物物体的远近时，需要把雷达发出的信号对准物体的方向发射出去，并从该物体上反射回来后体的方向发射出去，并从该物体上反射回来后被雷达所接受，这就需要用波长数量级为几厘被雷达所接受，这就需要用波长数量级为几厘米或几毫米的电磁波。米或几毫米的电磁波。广播电台在播送节目时要采用波长数量级为广播电台在播送节目时要采用波长数量级为几十米或几百米的无线电波。使的无线电收音几十米或几百米的无线电波。使的无线电收音机无论放到哪里，都能收到电台的广播机无论放到哪里，都能收到电台的广播三、波的衍射现象三、波的衍射现象
