《波的干涉和衍射》PPT課件.ppt

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1、2.3 波的干涉和衍射,兩列波相向運(yùn)行，相遇時(shí)會(huì)不會(huì)像兩個(gè)球相遇那樣改變它們?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢？,不會(huì),視頻,結(jié)論：兩列波相遇時(shí)，位移發(fā)生變化；相遇后，波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣，都保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，彼此之間沒有互相影響。,1、相遇前,2、相遇時(shí)刻,3、相遇過程,4、相遇后,實(shí)驗(yàn)研究,波在相遇時(shí)仍然能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，相遇的波一旦脫離接觸又會(huì)按照原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播。,波的獨(dú)立傳播特性,在相遇的區(qū)域里，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波所產(chǎn)生的振動(dòng)，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)仍然是在各自的平衡位置附近振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和。,,,,波的疊加原理,,兩

2、列頻率相同的波相遇時(shí)，在它們相遇的區(qū)域會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？我們先觀察下面的現(xiàn)象。,想一想,實(shí)驗(yàn)研究,,振動(dòng)加強(qiáng),振動(dòng)加強(qiáng),振動(dòng)加強(qiáng),振動(dòng)加強(qiáng),振動(dòng)減弱,振動(dòng)減弱,振動(dòng)減弱,由此可知：,兩列波相遇后，在水面上出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間伸展出來(lái)的相對(duì)平靜的區(qū)域和激烈振動(dòng)的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且相互隔開。,1、定義： 頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象叫做波的干涉。,2、干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣,波的干涉(interference),,,,P點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)（振幅為A1A2）,3.干涉的解釋,如果在某一時(shí)刻

3、，在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波峰相遇，經(jīng)過半個(gè)周期，就變成波谷和波谷相遇波峰和波峰、波谷和波谷相遇時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，等于兩列波的振幅之和；因此在這一點(diǎn)，始終是兩列波干涉的加強(qiáng)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)最激烈.,,,,點(diǎn)振動(dòng)最弱（振幅為A1A2）,,,,,點(diǎn)不振動(dòng)（振幅為零）,如果在某一時(shí)刻，在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波谷相遇，經(jīng)過半個(gè)周期，就變成波谷和波峰相遇，在這一點(diǎn)，兩列波引起的振動(dòng)始終是減弱的，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差，如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于零，水面保持平靜,（1）加強(qiáng)點(diǎn) 波峰與波峰或波谷與波谷相遇； 加強(qiáng)點(diǎn)與兩個(gè)波源的距離差： r=r2-r1=k（k=0

4、，1，2，3） （2）減弱點(diǎn) 波峰與波谷相遇； 減弱點(diǎn)與兩個(gè)波源的距離差： r=r2-r1=(2k+1)/2 （k=0，1，2，3）,加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)滿足的條件：,把相應(yīng)的振動(dòng)最激烈的質(zhì)點(diǎn)連起來(lái)，為振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)；相應(yīng)的振動(dòng)最不激烈或靜止的質(zhì)點(diǎn)連起來(lái)，為振動(dòng)減弱區(qū)振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)是相互隔開的,注意： （1）振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域振動(dòng)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱的區(qū)域振動(dòng)始終減弱 （2）振動(dòng)加強(qiáng)（減弱）的區(qū)域是指質(zhì)點(diǎn)的振幅大（小），而不是指振動(dòng)的位移大（小），因?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的,同一條雙曲線上各點(diǎn)都是加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn).,波的干涉圖樣,,,,,,,,,,,,,,波的干涉示意圖。白實(shí)線表示波峰所在位置，白虛線表示波

5、谷所在位置,3、產(chǎn)生干涉的條件,兩列波相遇疊加不一定能得到穩(wěn)定的干涉圖樣而要產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象形成穩(wěn)定的干涉圖樣，則需要滿足一定的條件 產(chǎn)生干涉的條件：兩列波的頻率必須相同,4、一切波（只要滿足條件）都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉和衍射一樣都是波特有的現(xiàn)象,1.關(guān)于兩列波的干涉現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A.任意兩列波都能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 B.發(fā)生干涉現(xiàn)象的兩列波，它們的頻率一定相同 C.在振動(dòng)減弱的區(qū)域，各質(zhì)點(diǎn)都處于波谷 D.在振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域，有時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移等于零,練習(xí)：,答案：BD,2.下列說(shuō)法正確的是（ ） A.兩列波相遇時(shí)，可以相互穿過繼續(xù)傳播，只在重疊區(qū)域發(fā)生疊加 B.兩列波疊加區(qū)域

6、的任何介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際位移是兩列波單獨(dú)引起位移的矢量和 C.兩列波相遇時(shí),一列波對(duì)另一列的影響叫干涉 D.干涉是特殊條件下疊加現(xiàn)象，兩個(gè)頻率相同的波源振動(dòng)產(chǎn)生的波可能發(fā)生干涉象,ABCD,3. 兩列波長(zhǎng)相同的水波發(fā)生干涉，若在某一時(shí)刻，P點(diǎn)處恰好兩列波的波峰相遇，Q點(diǎn)處兩列波的波谷相遇，則（ ） AP點(diǎn)的振幅最大，Q點(diǎn)的振幅最小 BP Q兩點(diǎn)的振幅都是原兩列波的振幅之和 CP Q兩點(diǎn)的振動(dòng)周期同 DP Q兩點(diǎn)始終處在最大位移處和最小位移處,BC,4.如圖所示，S1、S2是兩個(gè)頻率相等的波源，它們?cè)谕环N介質(zhì)中傳播，以S1、S2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時(shí)刻兩列波的波峰（實(shí)線）和波谷（虛

7、線）則以下說(shuō)法正確的是：（ ） A質(zhì)點(diǎn)A是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) B質(zhì)點(diǎn)D是振動(dòng)減弱點(diǎn) C再過半周期，質(zhì)點(diǎn)B、C是振動(dòng)加強(qiáng) D質(zhì)點(diǎn)A始終處于最大位移,,A,5.兩列波發(fā)生了干涉現(xiàn)象，得到了干涉圖樣則（ ） A.振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)，始終處于最大位移處 B.振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移，有時(shí)會(huì)小于振動(dòng)削弱的質(zhì)點(diǎn)的位移 C.波峰與波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn)，其振動(dòng)始終加強(qiáng) D.波峰與波谷相遇處的質(zhì)點(diǎn)，其振動(dòng)始終削弱,BCD,6.如圖所示，是水波干涉示意圖，S1、S2是兩波源，A、D、B三點(diǎn)在一條直線上，兩波波源頻率相同，振幅等大，就圖中標(biāo)出的各點(diǎn)，回答振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)是 ，振動(dòng)減弱點(diǎn)是 （圖中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷）。

8、,ADB,CE,,7、如圖所示兩個(gè)頻率與相位、振幅均相同的波的干涉圖樣中，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，對(duì)疊加的結(jié)果正確的描述是 ( ) A在A點(diǎn)出現(xiàn)波峰后，經(jīng)過半個(gè)周期該點(diǎn)還是波峰 BB點(diǎn)在干涉過程中振幅始終為零 C兩波在B點(diǎn)路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍 D當(dāng)C點(diǎn)為波谷時(shí)，經(jīng)過一個(gè)周期此點(diǎn)出現(xiàn)波峰,B,8、如圖所示，A、B為兩個(gè)完全相同的相干波源，它們產(chǎn)生的兩列波在AB連線的中垂線上的P點(diǎn)相遇時(shí)，則（ ） A、P點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng) B、P點(diǎn)振動(dòng)有時(shí)加強(qiáng)，有時(shí)減弱 C、P點(diǎn)位移始終等于振幅 D、P點(diǎn)位移有時(shí)為零,AD,波的干涉,,1.概念:頻率相同的兩列波疊加，使某些 區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)、某些區(qū)域的振動(dòng)減

9、弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域 互相間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉. 2.干涉條件:兩列波的頻率和振動(dòng)方向相同 3.注意:發(fā)生干涉時(shí)，加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū) 域的位置是確定的，即加強(qiáng)點(diǎn)始終加 強(qiáng)，減弱點(diǎn)始終減弱.不論是加強(qiáng)區(qū)還 是減弱區(qū)各質(zhì)點(diǎn)都做與波源相同的振 動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)的位移是周期性變化的.,小結(jié)：,生活中的物理現(xiàn)象,實(shí)例1.在水塘里，微風(fēng)激起的水波遇到突出水面的小石子、蘆葦，會(huì)繞過它們繼續(xù)傳播，好象它們并不存在。,實(shí)例3.一葉障目不見泰山,光的 “ 轉(zhuǎn)彎 ” 現(xiàn)象卻很難被觀察到。,實(shí)例2.聞其聲不見其人。,聲波“繞彎”,？,生活中的物理現(xiàn)象,現(xiàn)象：波可以繞過障礙物或通過小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的

10、衍射,,一、波的衍射,1.一切波都能發(fā)生衍射,2.衍射是波特有的現(xiàn)象,說(shuō)明：,波可“繞彎”,進(jìn)一步研究證明：當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)相差不多時(shí)，衍射現(xiàn)象十分明顯.,二、什么條件下會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象？,障礙物尺寸較小，幾乎無(wú)阻擋 “繞彎”明顯,,尺寸較大， “繞彎”不明顯,孔的尺寸較小“繞彎”明顯,尺寸較大“繞彎”不明顯,在水槽里放兩塊擋板，中間留有一個(gè)狹縫，觀察水波通過狹縫后的傳播情況。,保持水波的波長(zhǎng)不變，改變狹縫的寬度，觀察水波的傳播情況有什么變化。,“聞其聲而不見其人”,“ 一葉障目, 不見泰山 ”,,but,已知聲波的波長(zhǎng)范圍是1.7cm到17m，而可見光的波長(zhǎng)范圍在0.4

11、m到0.8m,三、你現(xiàn)在能予以解釋嗎?,ABD,1、下列關(guān)于波的衍射說(shuō)法正確的是（ ） A、衍射是一切波特有的現(xiàn)象 B、對(duì)同一列波，縫、孔或障礙物越小， 衍射現(xiàn)象越明顯 C、只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不 能發(fā)生衍射現(xiàn)象 D、聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，由于聲波波 長(zhǎng)較大,課堂練習(xí),2、水波通過小孔，發(fā)生一定程度的衍射，為使衍射現(xiàn)象更不明顯，可以（ ） A、增大小孔尺寸，同時(shí)增大水波的頻率 B、增大小孔尺寸，同時(shí)減小水波的頻率 C、縮小小孔尺寸，同時(shí)增大水波的頻率 D、縮小小孔尺寸，同時(shí)減小水波的頻率,A,課堂練習(xí),3、下列關(guān)于波的衍射圖象正確的是（ ）,BC,注意:有孔衍射的子波源在小孔處,課堂練習(xí),4、如圖所示，S為波源，MN為兩塊擋板，其中M固定，N板可上下移動(dòng)，兩板中間有一塊縫，此時(shí)測(cè)得A點(diǎn)沒有發(fā)生振動(dòng)，為了使A點(diǎn)能振動(dòng)起來(lái)，可采取的方法是（ ） A、增大波源的頻率 B、減小波源的頻率 C、將N板上移一些 D、將N板下移一些,BC,課堂練習(xí),