人教版高中物理选修3-4ppt课件波的衍射和干涉

,空白演示,在此输入您的封面副标题,空白演示在此输入您的封面副标题,1,12.4,波的衍射和干涉,吴老师,12.4波的衍射和干涉吴老师,2,一、波的衍射,波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射,1.,一切波都能发生衍射,2.,衍射是波特有的现象,说明：,一、波的衍射波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射1.一,3,二、发生明显衍射现象的条件,结论：,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,二、发生明显衍射现象的条件结论：1.窄缝宽度跟波长相差不多时,4,二、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,注意：,一切波都能发生衍射，而要发生明显的衍射现象须满足上述条件，当不满足上述条件时，衍射现象仍存在，只不过是衍射现象不明显，不易被我们观察到,二、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,5,1.,衍射是波特有的现象,一切波都会产生衍射现象,2.,衍射现象总是存在的,只有明显与不明显的差异,3.,障碍物或孔的尺寸大小,并不是决定衍射能否发生的条件,仅是发生明显衍射的条件,4.,一般情况下波长较大的波容易产生显著的衍射现象,5.,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,6.,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,课堂小结,1.衍射是波特有的现象,一切波都会产生衍射现象课堂小结,6,例,1.,下列现象或事实属于衍射现象的是,(),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,C,例1.下列现象或事实属于衍射现象的是()C,7,例,2.,下列关于波的衍射的说法正确的是,(),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,C.,只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象,D.,声波容易发生衍射是由于声波波长较大,BD,例2.下列关于波的衍射的说法正确的是()BD,8,例,3.,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,(),10cm,5cm,d1cm,d1cm,D,例3.在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子的频率是5HZ,9,例,4,：如图是观察水面波衍射的实验装置，,AC,和,BD,是两块挡板，,AB,是一个孔，,O,为波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的是（）,A,此时能明显观察到波的衍射现象,B,挡板前波纹间距离相等,C,如果将孔,AB,扩大，有可能观察不到明显的衍射现象,D,如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察衍射现象,A,B,、,C.,例4：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，,10,两列波相遇后，彼此穿过，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，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响,一、波的叠加,两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相,11,波叠加原理：,几列波在同一介质中传播，在介质中某一点（或某一区域）相遇时，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，彼此之间互不影响，好像没有遇到另一列波一样，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和,波叠加原理：几列波在同一介质中传播，在介质中某一点（或某一区,12,二、波的干涉,点击下图看水波的干涉,二、波的干涉点击下图看水波的干涉,13,由此可知：,这两列波相遇后，在振动着的水面上，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,由此可知：这两列波相遇后，在振动着的水面上，出现了一条条从两,14,1,、波的干涉,波的干涉：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，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做,波的干涉,干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做,干涉图样,（如上页图）,1、波的干涉波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动,15,2,、干涉的解释,如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；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,.,2、干涉的解释如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰,16,如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静,如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇，经,17,把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区；相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减弱区振动加强区和振动减弱区是相互隔开的,注意：,（,1,）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,（,2,）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的,把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区；相应的振动最不,18,3,、产生干涉的条件,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形成稳定的干涉图样，则需要满足一定的条件,产生干涉的条件：,a.,频率必须相等。,b.,振动方向一致（同类波）,c.,相差恒定,4,、对振动加强区和振动减弱区的判断：,3、产生干涉的条件两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图样,19,人教版高中物理选修3-4ppt课件波的衍射和干涉,20,振动加强点的位置：,假设在两列波的叠加区域有一个,P,点，它到两列波源的距离分别为,S,1,、,S,2,，两列波的波长为,。,（,n=0,1,2,3,4,）,P,点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍，半个波长的偶数倍。,二波的干涉,振动加强点的位置：假设在两列波的叠加区域有一个P点，它到两列,21,P,点到两列波的波源的距离差等于半个波长的奇数倍。,振动减弱点的位置：,（,n=0,1,2,3,4,）,P点到两列波的波源的距离差等于半个波长的奇数倍。振动减弱点的,22,在同一均匀介质中有,S,1,、,S,2,两个波源，这两个波源的频率相同。,S,1,、,S,2,相距两个波长，,B,点为,S1,、,S2,直线的中点，今以,B,为圆心以,R,为半径画圆，问在该圆周,上（,S,1,、,S,2,两点除外）共,有几个振动加强点。,答案,6,个,S,2,S,1,B,S,2,S,1,B,A,解：设,A,点为振动加强点，则有,|S,1A,S,2A,|,n,由图中可知：,n,0,或,n,1,在同一均匀介质中有S1、S2两个波源，这两个波源的频率相同。,23,三、波的特有现象,声波、水波、光波都能发生干涉和衍射现象。,实验：声波也能发生干涉,一切波都能发生干涉和衍射现象。干涉和衍射是波特有的现象。,三、波的特有现象声波、水波、光波都能发生干涉和衍射现象。实验,24,随堂练习,1,、下列两列波相遇时叠加的说法正确的是（）,A,、相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强。,B,、相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同。,C,、在相遇区域，任一点的总位移等于,两列波分别引起是位移的矢量和。,D,、几个人在同一房间说话，相互间听得很清楚，这说明声波在相遇时互不干扰。,BCD,随堂练习1、下列两列波相遇时叠加的说法正确的是（）A、相遇后,25,2,、关于波的干涉，下列说法正确的是（）,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,CD,2、关于波的干涉，下列说法正确的是（）A、只有横波才能产生干,26,3,当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在,P,点相遇，下列说法正确的有：,A,质点,P,的振动始终是加强的,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。,答案,ABD,3当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法,27,4,、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,(),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,B,S1,S2,A,B,D,C,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,28,5,、水面上有,A,、,B,两个振动情况完全相同的振动源，在,A,、,B,连线的中垂线上有三个点,a,、,b,、,c,，已知某时,a,点是两列波波峰和波峰相遇点，,c,点是与,a,点最近的波谷和波谷相遇点，,b,处在,a,、,c,之间，如下图，以下说法正确的是：（）,A,：,a,振动加强，,c,点振动减弱,B,：,a,、,c,点振动加强，,b,点振动减弱,C:a,、,b,、,c,点振动都加强,D,：,a,、,c,点振动加强，,b,点振动不确定,A,B,a,b,c,C,5、水面上有A、B两个振动情况完全相同的振动源，在A、B连线,29,例,1,.,如图所示两列波相向传播，当它们相遇时在图所示的甲、乙、丙、丁中，可能的是,(),A,图乙、丙,B,图甲、乙,C,图乙、丙、丁,D,图甲、乙,A,甲,乙,丙,丁,例1.如图所示两列波相向传播，当它们相遇时在图所示的甲、乙、,30,例,2,如图所示，两列简谐波均沿,x,轴传播，传播速度的大小相等，其中一列沿,x,方向传播,(,图中实线所示,),，一列沿负,x,方向传播,(,图中虚线所示,),，这两列波的频率相同，振动方向均沿,y,轴，则图中,x=1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,各点中振幅最大的是,x=,的点，振幅最小的是,x=,的点。,4,、,8,2,、,6,例2如图所示，两列简谐波均沿x轴传播，传播速度的大小相等，,31,例,3,如图所示，在,x,轴上的,P,、,Q,两点位置上有两个频率相同、振动方向也相同的相干波源，它们激起的机械波长是,2m,，,P,、,Q,两点的横坐标分别是,x,p,=1m,，,x,Q,=6m,，那么在,y,轴上从,-,+,的位置上会出现振动减弱的区域有多少个,?,5,个,例3如图所示，在x轴上的P、Q两点位置上有两个频率相同、振,32,