§121 4 波的衍射和干涉.ppt

五、波 的 衍 射 ABD 1、下列关于波的衍射说法正确的是（ ） A、衍射是一切波特有的现象 B、对同一列波，缝、孔或障碍物越小， 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、声波容易发生衍射现象，由于声波波 长较大 课堂练习 * * 思考与猜想 在机械运动中，当运动的小球碰到障碍物时，将会发生什么现象？若运动的小球碰到小孔呢？若两小球相碰呢？ 波动是一种非常特殊的运动形式，如果是正在传递的机械波，碰到了上述的三种情况，又会看到什么现象呢？ 生活现象 海面上有大小不一的礁石，水波在传递过程中遇上它们时会有什么不同呢？ 1、定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。 波的衍射(diffraction) 实验研究 1、当水波的波长逐渐变大时，现象如下： 2、当挡板的小孔逐渐变小时，现象如下： 实验结论 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，观察不到衍射现象。 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； 3、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。 实验模拟 水波传递中遇到与波长差不多尺寸的小孔时： 水波传递中通过小孔时，相当于在小孔处衍生出一个新的与波源P类似的波源Q，称为子波源。 波源P 衍生波源Q 1、明显衍射：指传播能量的强弱及在障碍物阴影区中所形成的波的区域大小。 2、有孔衍射：相当于在小孔处形成一个新的波源——子波源，其频率和波长与原波源相同。 明显衍射和有孔衍射 1、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。 2、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。 发生明显衍射现象的条件 思考：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？ 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。 2、具体实例： 1）声波的衍射 ——隔墙有耳 2）电磁波的衍射 ——收看电视 波的衍射实例 1、衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射。但要发生明显的衍射现象需要满足一定的条件，当不满足时，衍射现象虽然存在，但由于是不明显的衍射现象，不易被我们观察到。 1、能试着解读“闻其声不见其人”中所包含的物理知识吗？ 2、在有些偏远的山区，收音机能收到清晰的声音信号，而电视机信号却不清晰，你能根据所学的物理知识给出一个合理的解释吗？ 思考与讨论 人耳所听声音频率范围：20Hz-20000Hz 人耳所听声音波长范围：17m-17mm 人眼所能看到的可见光波长的范围： 400nm-700nm 3、医院中有一种“B超”仪器，常用来探测人体内脏的位置及发现可能的病变，这种仪器为什么要使用超声波而不用普通的声波？ 思考与讨论 1）超声波的频率范围为大于20000Hz，其相应波长小于17mm； 2）超声波频率高，故超声波能量大，才容易穿透皮肤和组织； 3）超声波波长短，不易衍射，在一定距离内沿直线传播，方向性好，故所拍图像清晰。 池塘中两水波相遇时，会发生什么现象呢？ 生活现象 实验研究 两个在绳中相向传播的机械波相遇，会发生什么现象呢？ 结论：两列波相遇时，位移发生合成变化；相遇后，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，都保持各自的运动状态继续传播，彼此之间没有互相影响。 1、相遇前 2、相遇时刻 3、相遇过程 4、相遇后 实验研究 几列波在同一介质中传播，在介质中某一点（或某一区域）相遇后，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，彼此之间互不干扰，好象没有遇到另一列波一样。 波的独立传播原理 在几列波重叠的区域里，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。 波相遇时位移的特点 几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。 波的叠加原理 生活中波的独立传播和叠加 开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。 实验研究 实验结果：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。 1、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，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。 2、干涉图样：由波的干涉所形成