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1、第四节波的衍射和干涉本讲稿第一页,共十六页一、波的衍射(1)波的衍射现象首先观察水槽中水波的传播:圆形的水波向外扩散,越来越大。然后,在水槽中放入一个不大的障碍屏,观察水波绕过障碍屏传播的情况。波绕过障碍物的现象,叫做波的衍射。再引导学生观察:在水槽中放入一个有孔的障碍屏,水波通过孔后也会发生衍射现象。看教材中的插图,解释“绕过障碍物”的含义。本讲稿第二页,共十六页(2)发生明显波的衍射的条件在不改变波源的条件下,将障碍屏的孔由较大逐渐变小。可以看到波的衍射现象越来越明显。由此得出结论:障碍物越小,衍射现象越明显障碍物越小,衍射现象越明显。可能的话,在不改变障碍孔的条件下,使水波的波长逐渐变大
2、或逐渐变小。可以看到,当波长越小时,波的衍射现象越明显。由此得出结论:当障碍物的大小与波长相差不多时,当障碍物的大小与波长相差不多时,波的衍射现象较明显。波的衍射现象较明显。小结:发生明显衍射的条件是:障碍物或孔的大小发生明显衍射的条件是:障碍物或孔的大小比波长小,或者与波长相差不多比波长小,或者与波长相差不多。波的衍射现象是波所特有的现象。在生活中,可遇到的波的衍射现象有:声音传播中的“隔墙有耳”现象;在房间中可以接受到收音机和电视信号,是电磁波的衍射现象。本讲稿第三页,共十六页本讲稿第四页,共十六页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
3、的周期增大 C、水波的频率减小 D、水波的振幅减小 2.下列说法中正确的是()A衍射是一切波特有的现象 B对同一列波,障碍物或小孔越小衍射越明显C听到回声是声波的衍射现象 D听到回声是共鸣现象本讲稿第五页,共十六页3.一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4.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。此时,测得A点没有振动,为了使A点发生振动,可采用的方法是()A、增大波源频率 B、减小波源频率 C、将N板向上移动一些 D、将N板向下移动一些本讲稿第六页,共十六
4、页本讲稿第七页,共十六页二、波的干涉观察现象:在水槽演示仪上有两个振源的条件下,单独使用其中的一个振源,水波按照该振源的振动方式向外传播;再单独使用另一个振源,水波按照该振源的振动方式向外传播。现象的结论:每一个波源都按其自己的方式,在介质中产生振动,并能使介质将这种振动向外传播。观察现象:找两个同学拉着一条长橡皮管,让他们同时分别抖动一下橡皮管的端点,则会从两端各产生一个波包向对方传播。当两个波包在中间相遇时,形状发生变化,相遇后又各自传播。现象的结论:波相遇时,发生叠加。以后仍按原来的方式传播。本讲稿第八页,共十六页(1)波的叠加 两列波相遇时,在波的重叠区域,任何一个质点的总位移,都等于
5、两列波分别引起的位移的矢量和。本讲稿第九页,共十六页解释:在介质中选一点P为研究对象,在某一时刻,当波源1的振动传播到P点时,若恰好是波峰,则引起P点向上振动;同时,波源2的振动也传播到了P点,若恰好也是波峰,则也会引起P点向上振动;这时,P点的振动就是两个向上的振动的叠加,P点的振动被加强了。(当然,在某一时刻,当波源1的振动传播到P点时,若恰好是波谷,则引起P点向下振动;同时,波源2的振动传播到了P点时,若恰好也是波谷,则也会引起P点向下振动;这时,P点的振动就是两个向下的振动的叠加,P点的振动还是被加强了。)本讲稿第十页,共十六页思考:如果希望P点的振动总能被加强,应有什么条件?如果在介
6、质中有另一质点Q,希望Q点的振动总能被减弱,应有什么条件?结论:波源1和波源2的周期应相同。本讲稿第十一页,共十六页(2)波的干涉观察现象:水槽中的水波的干涉。对水波干涉图样的解释中,特别要强调两列水波的频率是相同的,所以产生了在水面上有些点的振动加强,而另一些点的振动减弱的现象,加强和减弱的点的分布是稳定的。本讲稿第十二页,共十六页干涉的定义干涉的定义: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,并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔,这种现象叫波的干涉,形成的图样叫做波的干涉图样。介质中某点的振动加强,是指这个质点以较大的振幅振动;而某点的振动减弱,是指这个质点以较小的振
7、幅振动,这与只有一个波源的振动在介质中传播时,各质点均按此波源的振动方式振动是不同的。本讲稿第十三页,共十六页(3)波的干涉与叠加的关系干涉是一种特殊的叠加。任何两列波都可以进行叠加,但只有两列频率相同的波的叠加,才有可能形成干涉。干涉是波特有的现象。本讲稿第十四页,共十六页1一个波源在绳的左端发出半个波a,频率为f1,振幅为A1,同时另一个波源在绳的右端发出半个波b,频率为f2,振幅为A2,P为波源的中点,如图1041所示,在下列说法中正确的是()A两列波同时到达两波源的中点PB两列波相遇时,P点波峰值可达A1+A2C两列波相遇后,各自仍保持原来的波形传播D两列波相遇时,绳子上的波峰可达A1+A2的点只有一点,此时在P点的左侧本讲稿第十五页,共十六页2如图所示,S1和S2是两个相干波源,在图中分别以S1和S2为圆心作出了两组同心圆弧,分别表示同一时刻两列波的波峰和波谷,实线表示波峰,虚线表示波谷,在图中标出了三个点a,b,c。在这三个点中,哪些点振动加强,哪些点振动减弱?本讲稿第十六页,共十六页
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