波的衍射和干涉.pptx
思考：思考：在水塘里微风激起的水波遇到突在水塘里微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇等会出现什么现出水面的小石子、芦苇等会出现什么现象？象？答：会绕过他们继续传播，好像他们答：会绕过他们继续传播，好像他们并不存在。并不存在。第1页/共34页请同学们解释：空山不见人，但闻人语响大意：幽静的山谷里不见人，只能听到人说话的声音。说明声波可以绕过树木，透过树林，传到远处。第2页/共34页观察动画演示第3页/共34页 定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫做定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。波的衍射。一、波的衍射一、波的衍射水波可以绕过一些礁石继续传播第4页/共34页【明显衍射实验现象】1 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，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，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，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。观察不到衍射现象。观察不到衍射现象。观察不到衍射现象。2 2 2 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；、窄缝或障碍物的宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；、窄缝或障碍物的宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；、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 3 3 3、窄缝或障碍物的宽度与波长相差不多时，有明显的衍、窄缝或障碍物的宽度与波长相差不多时，有明显的衍、窄缝或障碍物的宽度与波长相差不多时，有明显的衍、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。射现象。射现象。射现象。第5页/共34页1 1、只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸、只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波跟波长相差不多，或者比波长更长相差不多，或者比波长更小时，才能观察小时，才能观察到到明显明显的衍射现象。的衍射现象。2 2、衍射的实质：振动的形式和能量传到、衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中。障碍物后方的阴影区域中。思考：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越思考：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？小越好吗？当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显。到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显。二、发生明显衍射现象的条件二、发生明显衍射现象的条件第6页/共34页2 2、具体实例：、具体实例：1 1）声波的衍射）声波的衍射 隔墙有耳隔墙有耳2 2）电磁波的衍射）电磁波的衍射 收看电视收看电视【波的衍射实例波的衍射实例】1 1、衍衍射射是是波波特特有有的的现现象象，一一切切波波都都能能发发生生衍衍射射。但但要要发发生生明明显显的的衍衍射射现现象象需需要要满满足足一一定定的的条条件件，当当不不满满足足时时，衍衍射射现现象象虽虽然然存存在在，但但由由于于是是不不明明显显的的衍衍射射现现象，不易被我们观察到。象，不易被我们观察到。第7页/共34页 池塘中两水波相遇时，会发生什池塘中两水波相遇时，会发生什么现象呢？么现象呢？【生活现象生活现象】第8页/共34页三、波的叠加三、波的叠加第9页/共34页1 1、相遇前、相遇前、相遇前、相遇前2 2、相遇时刻、相遇时刻、相遇时刻、相遇时刻3 3、相遇过程、相遇过程、相遇过程、相遇过程4 4、相遇后、相遇后、相遇后、相遇后1 1、波的独立传播原理、波的独立传播原理第10页/共34页红绿光束空间交叉相遇(红是红、绿是绿，)听乐队演奏(仍可辨出不同乐器的音色、旋律)空中无线电波很多(仍能分别接收各个电台)例如：例如：波传播的独立性波传播的独立性:几列波相遇之后，几列波相遇之后，仍然保持仍然保持它们各自原有的特征（频它们各自原有的特征（频率率、波长、振幅、振、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样互不干扰好象没有遇到过其他波一样互不干扰.第11页/共34页2 2、波的叠加原理、波的叠加原理 在在几几列列波波重重叠叠的的区区域域里里，介介质质的的质质点点同同时时参参与与这这几几列列波波所所引引起起的的振振动动，质质点点振振动动的的位位移移等等于于这这几几列列波波单单独独传传播播时时引引起起的的位移的矢量和位移的矢量和。第12页/共34页【生活中波的独立传播和叠加生活中波的独立传播和叠加】开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。第13页/共34页 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。想一想想一想第14页/共34页干涉实验 现现象象：两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区域里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。第15页/共34页1.1.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。三、波的干涉三、波的干涉水波干涉图样水波干涉俯视图样第16页/共34页第17页/共34页 特征特征振动加强的振动加强的区域总是加区域总是加强，振动减强，振动减弱的区域总弱的区域总是减弱。是减弱。把相应的振动最激烈的质点连起来，就是把相应的振动最激烈的质点连起来，就是把相应的振动最激烈的质点连起来，就是把相应的振动最激烈的质点连起来，就是振振振振动加强区动加强区动加强区动加强区；相应的振动最不激烈或静止的质点连；相应的振动最不激烈或静止的质点连；相应的振动最不激烈或静止的质点连；相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，就是起来，就是起来，就是起来，就是振动减弱区振动减弱区振动减弱区振动减弱区，且振动加强区和振动减，且振动加强区和振动减，且振动加强区和振动减，且振动加强区和振动减弱区是相互间隔着出现的。弱区是相互间隔着出现的。弱区是相互间隔着出现的。弱区是相互间隔着出现的。四、波的干涉四、波的干涉第18页/共34页 为什么两列波相遇时能出现振动始终加为什么两列波相遇时能出现振动始终加强的区域呢？强的区域呢？如果在某一时刻，如果在某一时刻，在水面上的某一点是在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相就变成波谷和波谷相遇。波峰和波峰、波遇。波峰和波峰、波谷和波谷相遇谷和波谷相遇时，质点的位移都是最大，等于这两列波的时，质点的位移都是最大，等于这两列波的振幅之和，因此在这一点，始终是两列波干振幅之和，因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈。涉的加强点，质点的振动最激烈。【思考与讨论思考与讨论】第19页/共34页2、形成稳定干涉图样的条件、形成稳定干涉图样的条件 两列波相遇叠加不一定能得到稳定两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图样，而要产生稳定的干涉现象，的干涉图样，而要产生稳定的干涉现象，形成稳定的干涉图样，则需要满足一定形成稳定的干涉图样，则需要满足一定的条件，产生的条件，产生稳定明显稳定明显的干涉图样的条的干涉图样的条件是件是两列波的频率相同，相位差恒定，两列波的频率相同，相位差恒定，且振幅相差不多且振幅相差不多。注意注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波的特有现象。波的特有现象。第20页/共34页 试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一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？质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？思考与讨论思考与讨论 第21页/共34页1 1 1 1、若、若、若、若P P P P点为振动加强点：点为振动加强点：点为振动加强点：点为振动加强点：假设在两列波的叠加区域有一个假设在两列波的叠加区域有一个假设在两列波的叠加区域有一个假设在两列波的叠加区域有一个P P P P点，它到两点，它到两点，它到两点，它到两列波源的距离分别为列波源的距离分别为列波源的距离分别为列波源的距离分别为S S S S1 1 1 1、S S S S2 2 2 2，两列波的波长为，两列波的波长为，两列波的波长为，两列波的波长为，则有则有则有则有（n=0,1,2,）则有则有则有则有P P P P点到两列波的波源的距离差等于波长点到两列波的波源的距离差等于波长点到两列波的波源的距离差等于波长点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍或半个波长的的整数倍或半个波长的的整数倍或半个波长的的整数倍或半个波长的偶数倍偶数倍偶数倍偶数倍。2 2 2 2、若、若、若、若P P P P点为振动减弱点：点为振动减弱点：点为振动减弱点：点为振动减弱点：则有则有则有则有P P P P点到两列波的波源的距离差等于半个点到两列波的波源的距离差等于半个点到两列波的波源的距离差等于半个点到两列波的波源的距离差等于半个波长的波长的波长的波长的奇数倍奇数倍奇数倍奇数倍。（n=0,1,2,）四、波的干涉四、波的干涉第22页/共34页 生活实例：声波的干涉生活实例：声波的干涉操场上装有很操场上装有很多个相同的扬声器，当它们同时发声时，若绕多个相同的扬声器，当它们同时发声时，若绕操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些地方声音减弱。地方声音减弱。【生活中波的干涉实例生活中波的干涉实例】第23页/共34页ABD1 1、下列关于波的衍射说法正确的是（、下列关于波的衍射说法正确的是（）A A、衍射是一切波特有的现象、衍射是一切波特有的现象B B、对同一列波，缝、孔或障碍物越小，、对同一列波，缝、孔或障碍物越小，衍射现象越明显衍射现象越明显C C、只有横波才能发生衍射现象，纵波不、只有横波才能发生衍射现象，纵波不 能发生衍射现象能发生衍射现象D D、声波容易发生衍射现象，由于声波波、声波容易发生衍射现象，由于声波波 长较大长较大【课堂练习课堂练习】第24页/共34页2 2、水波通过小孔，发生一定程度的衍射，、水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更不明显，可以（为使衍射现象更不明显，可以（）A A、增大小孔尺寸，同时增大水波的频率、增大小孔尺寸，同时增大水波的频率B B、增大小孔尺寸，同时减小水波的频率、增大小孔尺寸，同时减小水波的频率C C、缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率、缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率D D、缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率、缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率A【课堂练习课堂练习】第25页/共34页3 3、下列关于波的衍射图象正确的是（、下列关于波的衍射图象正确的是（）BC注意注意:有孔衍射的子波源在小孔处有孔衍射的子波源在小孔处【课堂练习课堂练习】第26页/共34页4 4、如图所示，、如图所示，S S为波源，为波源，MNMN为两块挡板，其为两块挡板，其中中M M固定，固定，N N板可上下移动，两板中间有一块板可上下移动，两板中间有一块缝，此时测得缝，此时测得A A点没有发生振动，为了使点没有发生振动，为了使A A点点能振动起来，可采取的方法是（能振动起来，可采取的方法是（）A A、增大波源的频率、增大波源的频率B B、减小波源的频率、减小波源的频率C C、将、将N N板上移一些板上移一些D D、将、将N N板下移一些板下移一些BC【课堂练习课堂练习】第27页/共34页5 5、下列关于两列波相遇时叠加的说法中正、下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是（确的是（）A A、相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅、相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强大的一列波将加强B B、相遇后，两列波的振动情况与相遇前完、相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同全相同C C、在相遇区域，任一点的总位移等于两列、在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和波分别引起的位移的矢量和D D、几个人在同一房间说话，相互听得清楚，、几个人在同一房间说话，相互听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰这说明声波在相遇时互不干扰BCDBCD【课堂练习课堂练习】第28页/共34页6 6、两列波发生了干涉现象，得到了干涉图、两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样，则（样，则（）A A、振动加强的质点，始终处于最大位移处、振动加强的质点，始终处于最大位移处B B、振动加强的质点的位移，有时会小于振、振动加强的质点的位移，有时会小于振动削弱的质点的位移动削弱的质点的位移C C、波峰与波峰相遇处的质点，其振动始终、波峰与波峰相遇处的质点，其振动始终加强加强D D、波峰与波谷相遇处的质点，其振动始终、波峰与波谷相遇处的质点，其振动始终削弱削弱BCDBCD【课堂练习课堂练习】第29页/共34页7 7、如图所示，、如图所示，A A、B B为两个完全相同的相干为两个完全相同的相干波源，它们产生的两列波在波源，它们产生的两列波在ABAB连线的中垂连线的中垂线上的线上的P P点相遇时，则（点相遇时，则（）A A、P P点振动始终加强点振动始终加强B B、P P点振动有时加强，有时减弱点振动有时加强，有时减弱C C、P P点位移始终等于振幅点位移始终等于振幅D D、P P点位移有时为零点位移有时为零ADAD【课堂练习课堂练习】第30页/共34页8 8 8 8、频率相同的两列波发生干涉现象时，有（、频率相同的两列波发生干涉现象时，有（、频率相同的两列波发生干涉现象时，有（、频率相同的两列波发生干涉现象时，有（）A A A A、某一点如果是两列波的波峰与波峰相遇，经过、某一点如果是两列波的波峰与波峰相遇，经过、某一点如果是两列波的波峰与波峰相遇，经过、某一点如果是两列波的波峰与波峰相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波峰与第二列半个周期，在这一点则是第一列波的波峰与第二列半个周期，在这一点则是第一列波的波峰与第二列半个周期，在这一点则是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇波的波谷相遇波的波谷相遇波的波谷相遇B B B B、某一点如果是两列波的波谷与波谷相遇，经过、某一点如果是两列波的波谷与波谷相遇，经过、某一点如果是两列波的波谷与波谷相遇，经过、某一点如果是两列波的波谷与波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波谷与第二列半个周期，在这一点则是第一列波的波谷与第二列半个周期，在这一点则是第一列波的波谷与第二列半个周期，在这一点则是第一列波的波谷与第二列波的波谷相遇波的波谷相遇波的波谷相遇波的波谷相遇C C C C、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是两列波的波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是两列波的波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是两列波的波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是两列波的波谷相遇谷相遇谷相遇谷相遇D D D D、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的谷相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的谷相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的谷相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波谷与第二列波的波峰相遇波谷与第二列波的波峰相遇波谷与第二列波的波峰相遇波谷与第二列波的波峰相遇D D【课堂练习课堂练习】第31页/共34页 9 9 9 9、如图所示，、如图所示，、如图所示，、如图所示，S S S S1 1 1 1、S S S S2 2 2 2是两个相干波源，它们振动是两个相干波源，它们振动是两个相干波源，它们振动是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a a a a、b b b b、c c c c、d d d d四点，下列说法中正确的有（四点，下列说法中正确的有（四点，下列说法中正确的有（四点，下列说法中正确的有（）A A A A、该时刻、该时刻、该时刻、该时刻a a a a质点振动最弱，质点振动最弱，质点振动最弱，质点振动最弱，b b b b、c c c c质点振动最强，质点振动最强，质点振动最强，质点振动最强，d d d d质点质点质点质点 振动既不是最强也不是最弱振动既不是最强也不是最弱振动既不是最强也不是最弱振动既不是最强也不是最弱 B B B B、该时刻、该时刻、该时刻、该时刻a a a a质点振动最弱，质点振动最弱，质点振动最弱，质点振动最弱，b b b b、c c c c、d d d d质点振动都最强质点振动都最强质点振动都最强质点振动都最强C C C C、a a a a质点的振动始终是最弱的，质点的振动始终是最弱的，质点的振动始终是最弱的，质点的振动始终是最弱的，b b b b、c c c c、d d d d质点的振动始终是最强的质点的振动始终是最强的质点的振动始终是最强的质点的振动始终是最强的D D D D、再过、再过、再过、再过T/4T/4T/4T/4后的时刻后的时刻后的时刻后的时刻a a a a、b b b b、c c c c三个质点都将处于各三个质点都将处于各三个质点都将处于各三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱自的平衡位置，因此振动最弱自的平衡位置，因此振动最弱自的平衡位置，因此振动最弱 BCBC【课堂练习课堂练习】第32页/共34页10101010、如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中、如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中、如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中、如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为均为均为均为5cm5cm5cm5cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长，且图示的范围内振幅不变，波速和波长，且图示的范围内振幅不变，波速和波长，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为分别为分别为分别为1m/s1m/s1m/s1m/s和和和和0.5m0.5m0.5m0.5m，C C C C点是点是点是点是BEBEBEBE连线的中点，下列说连线的中点，下列说连线的中点，下列说连线的中点，下列说法中正确的是法中正确的是法中正确的是法中正确的是 （）A A A AC C C C、E E E E两点都保持静止不动两点都保持静止不动两点都保持静止不动两点都保持静止不动B B B B图示时刻图示时刻图示时刻图示时刻A A A A、B B B B两点的竖两点的竖两点的竖两点的竖 直高度差为直高度差为直高度差为直高度差为20cm20cm20cm20cmC C C C图示时刻图示时刻图示时刻图示时刻C C C C点正处于平衡点正处于平衡点正处于平衡点正处于平衡 位置且向水面上运动位置且向水面上运动位置且向水面上运动位置且向水面上运动D D D D从图示的时刻起经从图示的时刻起经从图示的时刻起经从图示的时刻起经0.25s0.25s0.25s0.25s，B B B B点通过的路程为点通过的路程为点通过的路程为点通过的路程为20cm20cm20cm20cmBCDBCD【课堂练习课堂练习】第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页
