§2.5波的干涉、衍射导学案.doc

第二章 机械波 §2.5波的干涉、衍射 【学习目标】 1、知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的特点。 2、知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象 3、知道衍射和干涉现象是波特有的现象。 4、知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件。 【学习重点、难点】 重点：波的叠加及发生波的干涉的条件。波的衍射现象。 难点：对稳定的波的干涉图样的理解。产生明显衍射现象的条件的理解。 【自主学习】 一、波的叠加： 右图为两列波相遇前后的情况，认真观察回答下列问题： ①两列波相遇后的传播有没有因为相遇而有变化？ 保持各自运动特征，继续传播，就像没有相遇一样。 ②相遇过程中（重叠区域）质点的位移有何特点？ 质点同时参与两列波的振动，质点的位移等于两列波单独传播时引起的位移的矢量和。 二、波的干涉 1、波的干涉： 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强（振幅加大），某些区域的振动减弱（振幅减小），而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象 。 干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样（P38页）。 2、干涉的解释： ①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。 ③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间隔的。 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。 3、干涉加强点与减弱点的判断 两列频率相同的波在空间叠加，质点振动是加强还是减弱，取决于该质点到两个相干波源的距离之差Δr。 ①两列同相波（步调完全一致）：思考Δr满足什么条件时振动加强？满足什么条件时振动减弱？ 加强点：Δr为波长的整数倍，即：Δr=kλ(k=0，1，2…) 减弱点：Δr为半波长的奇数倍，即：Δr=（2k+1）(k=0,1,2…) ②两列反相波（步调完全相反）：思考Δr满足什么条件时振动加强？满足什么条件时振动减弱？ 加强点：Δr为半波长的奇数倍，即：Δr=（2k+1）(k=0,1,2…) 减弱点：Δr为波长的整数倍，即：Δr=kλ(k=0，1，2…) 4、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图样，则需要满足一定的条件： 两列波的频率必须相同，相差恒定 (相干波)。 5、干涉也是波特有的现象。 三、波的衍射 通过观察，了解什么是波的衍射现象。 1、定义： 波可以绕过障碍物继续传播的现象 。 2、发生明显的衍射现象的条件 ①观察右图，波长一定的水波通过宽度不同的甲、乙两个狭缝形成的衍射现象。（观看视频） 结论： 波长一定时，狭缝越小，衍射现象越明显 。 ②狭缝宽度一定，改变波长的大小：下图甲中λ甲=0.7d；λ乙=0.5d；λ丙=0.3d；（d为狭缝宽度） 结论： 波长越长，衍射现象越明显，缝宽与波长差不多时，衍射较明显 。 ③总结发生明显的衍射现象的条件： 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，才能产明显的衍射现象 。 3、衍射现象是波所特有的现象（只有明显与不明显）。 【合作与练习】 1、右图所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是下图所示的( BC ) 2、关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是( C ) A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加 B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点 C．两列频率相同的波相遇时，如介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移s可能是零 D．两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大 3、当两列振动情况完全相同的水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是( ABD ) 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的位移有时为零 4、两列振幅和波长都相同而