2018年河北省邢台市高中物理 第十二章 机械波 12.4 波的衍射和干涉2学案（无答案）新人教版选修3-4.docVIP

12.4 波的衍射和干涉 [目标定位] 1.知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件.2.理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果.3.知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动加强点、减弱点的振动情况.4.会用波的衍射、干涉现象解释相关问题． 一、波的衍射 1．定义：波可以 继续传播，这种现象叫做波的衍射． 2．发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 ，或者比波长更小． 3． 都能发生衍射，衍射是波特有的现象． 想一想 在日常生活中我们常遇到“闻其声不见其人”的现象，你能用学过的知识解释一下吗？ 二、波的叠加 几列波相遇时能够保持 特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点 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 ． 三、波的干涉 1．定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅 、某些区域的振幅减小，这种现象叫做波的干涉，形成的图样常常叫做 ． 2．产生干涉的两个必要条件是：两列波的 必须相同和两个波源的 必须保持不变． 3．一切波都能发生干涉，干涉是波所特有的现象． 想一想 在波的干涉中，振动加强的点和振动减弱的点的振动情况是怎样的？是不是振动减弱的点始终位于平衡位置不动？ 一、对衍射现象的理解 1．衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射． 2．波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，“障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多”只是发生明显衍射的条件． 3．波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况． 【例1】 下列关于波的衍射的说法正确的是( ) A．衍射是机械波特有的现象 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．声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较大 针对训练 如图12－4－1 图12－4－1 所示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是波源，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，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是( ) A．此时能明显观察到波的衍射现象 B．挡板前后波纹间距离相等 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，能更明显地观察到衍射现象 二、对干涉现象的理解 1．波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加． 2．稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列波的频率相同、相差恒定． 3．干涉图样及其特点 (1)干涉图样：如图12－4－2所示 图12－4－2 (2)特点 ①加强区和减弱区的位置固定不变． ②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)． ③加强区与减弱区互相间隔． 4．振动加强点和减弱点 (1)加强点：振动的振幅等于两列波振幅之和，A＝A1＋A2. (2)减弱点：振动的振幅等于两列波振幅之差，A＝|A1－A2|. (3)加强点和减弱点的判断 ①条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两波叠加时，设点到两波源的路程差为Δx，当Δx＝|x2－x1|＝kλ时为振动加强点；当Δx＝|x2－x1|＝(2k＋1)时为振动减弱点(k＝0,1,2，…)．若两波源振动步调相反，则上述结论相反． ②现象判断法：若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷相遇，该点为加强点，若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点． 【例2】 (2014·大纲全国，18)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇．下列说法正确的是( ) A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2| B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2 C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移 D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅 借题发挥 不管是加强点，还是减弱点，还是一般位置的质点在振动时，其位移都在随时间做周期性变化，位移均可为0. 【例3】 两列频率、 图12－4－3 振动方向、初始相位均相同的波S1，S2，在同一介质中传播时，某时刻t形成如图12－4－3所示的干涉图样，图样中两波源S1，S2同时为波谷(实线表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A，B，C三个点，则振动加强的点是________，振动减弱的点是________． 波的衍射 1．(2014·湖南衡阳联考)在水波槽的衍射实验中，若打击水