鲁科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第3章 机械波 第3节 波的干涉和衍射 (3).ppt

第3章第3节波的干涉和衍射

基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升学以致用·随堂检测全达标目录索引

学习目标1.了解波的叠加原理、掌握波的干涉现象及产生的条件。(科学思维)2.知道波的衍射现象和发生明显衍射的条件。(科学思维)3.能根据波的干涉条件、发生明显衍射的条件解释相关现象。(物理观念)

思维导图

基础落实·必备知识全过关

一、波的叠加原理大量研究表明,几列波在介质中传播,相遇后仍能保持各自原有的运动特征(、、等)并继续传播,就像没有与其他波相遇过一样。在相遇的区域里,介质中的质点参加相遇的波列的振动,质点的位移相遇波列单独存在时在该处引起的位移的,这在物理学中称为波的叠加原理。?波长频率振幅不变同时等于矢量和

二、波的干涉现象1.定义:振动频率和振动方向的两列波叠加后,振动加强和振动减弱的区域互相、稳定分布的现象。?2.干涉图样:波的干涉现象中所形成的图样,如图所示。相同间隔

3.干涉条件:和振动方向相同的波。?4.一切波都能发生干涉,如水波、声波、电磁波等,干涉现象是波的重要特征之一。频率

三、波的衍射现象1.定义:波绕过继续传播的现象。?2.发生明显衍射现象的条件障碍物或狭缝的尺寸跟相差不大,或者比波长更小。?3.一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象。障碍物波长

易错辨析判一判1.两列波叠加时,质点的总位移一定变大。()2.波的干涉现象中,振动加强区域,介质质点的振幅随时间做周期性变化。()3.闻其声而不见其人,说明声波能发生衍射现象。()4.狭缝的宽度远大于水波的波长时,有明显的衍射现象。()5.当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不大时,可以发生明显的衍射现象。()×总位移是两个位移的矢量和,所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小。×振动加强区域中介质质点的振幅等于两列波的振幅之和,不发生变化。√×√

即学即用练一练两列波叠加时,关于介质中的任一质点的振动,下列说法正确的是()A.它的周期一定是两个分振动周期之和B.它的频率一定是两个分振动频率之和C.它的振幅一定是两个分振动振幅之和D.它的位移一定是两个分振动位移之和D解析两列波叠加时,振动的周期和频率不一定等于两者之和。例如,频率相同的两列波叠加,某点的振动频率可能等于每列波的频率,也可能不振动。某点的振幅可能等于两列波的振幅之和,也可能等于两列波的振幅之差,但位移一定是两个分振动的位移之和,故选D。

重难探究·能力素养全提升

情境探究探究一对波的叠加、波的干涉现象的理解如图所示,操场中两根竖直杆上各有一个扬声器,接在同一扩音机上,一位同学沿着AB方向走来,他听到的声音会有什么变化?为什么?要点提示声音忽强忽弱,因为声波发生了干涉现象。

知识归纳1.波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播,即各自的波长、频率、振幅等保持不变。2.波干涉的条件(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)波的干涉是有条件的,必须是两列波的频率相同、振动方向相同。如果两列波的频率不相等,在相遇的区域里不同时刻各质点叠加的结果都不相同,看不到稳定干涉图样。

3.关于加强点(区)和减弱点(区)(1)加强点:在某些点两列波引起的振动始终加强,质点的振动最剧烈,振动的振幅等于两列波的振幅之和,即A=A1+A2,但其位移随时间发生周期性变化,某时刻的位移可以为0。(2)减弱点:在某些点两列波引起的振动始终相互削弱,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差,即A=|A1-A2|。若两列波振幅相同,质点振动的合振幅就等于零。

4.干涉图样及其特征(1)干涉图样:如图所示。(2)特征:①加强区和减弱区的位置固定不变,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);②加强区与减弱区互相间隔。

应用体验【例题1】波源S1和S2的振动方向相同,频率均为4Hz,分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处,OA=2m,如图所示。两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播,波速为4m/s。已知两波源振动的初始相位相同。求:(1)简谐横波的波长;(2)O、A间合振动振幅最小的点的位置。

解析(1)设简谐横波波长为λ,频率为f,则v=λf,代入已知数据得λ=1m。(2)以O为坐标原点,设P为OA间的任意一点,其坐标为x,则两波源到P点的波程差Δl=x-(2-x)(0≤x≤2),其中x、Δl以m为单位。答案(1)1m(2)见解析

规律方法振动加强点与减弱点的判断方法(1)理论判断法①设波源S1、S2振动情况完全相同,它们产生的两列波在同一介质中传播。对介质中的任一点P,如图离两波源距离分别是S1P、S2P,P