2024-2025学年高二物理选择性必修第一册（配鲁科版）课件 第3章 第3节 波的干涉和衍射.pptx

;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。?;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。;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。;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。;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。

();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;;;;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。;;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点到波源的距离差Δx=S1P-S2P。;(2)现象判断法

若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇,该点为振动加强点;若总是波峰与波谷相遇,则该点为振动减弱点。;针对训练1

(多选)如图所示,两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇,图中实线表示某时刻的波峰,虚线表示的是波谷,下列说法正确的是();解析a点是波谷和波谷相遇的点,c点是波峰和波峰相遇的点,都是振动加强的点;而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点,是振动减弱的点,故选项A正确;e点位于加强点的连线上,为加强点,f点位于减弱点的连线上,为减弱点,故选项B错误;相干波源叠加产生的干涉是稳定的,不会随时间变化,故选项C错误;因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动,经半个周期步调相反,故选项D正确。;;;;解析从题图中可看出孔AB的尺寸小于一个波长,所以此时能明显地观察到波的衍射现象,选项A正确;因为穿过挡板小孔后的波波速不变,频率相同,所以波长也相同,选项B正确;若将孔AB扩大,将可能不满足发生明显衍射现象的条件,就有可能观察不到明显的衍射现象,选项C正确;若将波源频率增大,由于波速不变,所以波长变小,将可能不满足发生明显衍射现象的条件,就有可能观察不到明显的衍射现象,选项D错误。;针对训练2

如图所示,正中O是水面上一波源,实、虚线分别表示该时刻相邻的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔,经过一段时间,水面上的波形将分布于()

A.整个区域

B.阴影Ⅰ以外区域

C.阴影Ⅱ以外区域

D.阴影Ⅲ以外区域;解析由题图中可直观看出,半波长为实虚两圆半径之差,且可看出挡板A的尺寸比波长大得多,而小孔B与波长长度差不多。据波发生明显衍射的条件知,该波在挡板A处的衍射现象很不明显,即可认为波沿直线传播,故Ⅰ区内水面无波形,故选项A、C、D错误。该波的波长与小孔B的尺寸差不多,能够发生明显的衍射,故在阴影区Ⅱ、Ⅲ之内明显存在衍射波的波形,故选项B正确。;;1;解析D点是波峰和波峰相