鲁科版高中物理选择性必修第一册·3.3 波的干涉和衍射（课件PPT）

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第节 3波的干涉和衍射高中物理 选择性必修第一册第3章1.了解波的叠加原理、掌握波的干涉现象及产生的条件。2.知道波的衍射现象和发生明显衍射的条件。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。学习目标 在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案。这种图案是怎样产生的？问题：？引入在介质中常常有几列波同时传播。两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变各自的运动特征呢？想一想：波的叠加 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。波传播的独立性原理或波的叠加原理：各列波在相遇前和相遇后都保持原来的特性(频率、波长、振动方向、传播方向等)不变，与各波单独传播时一样；而在相遇处各质点的振动则是各列波在该处激起的振动的合成.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。二、波的干涉现象两列周期相同的波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？我们先观察，然后再作解释。想一想：水波干涉图样水波干涉俯视图样由观察可知：这两列波相遇后，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．水波的干涉图样1、定义：定义:振动频率和振动方向相同的两列波叠加后,振动加强和振动减弱的区域互相间隔、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。波的干涉的示意图把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区；相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减弱区．振动加强区和振动减弱区是相互隔开的． 注意：（1）振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱．（2）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的． 如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈. 如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静． 3.产生干涉的条件：两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图样．而要产生稳定的干涉现象形成稳定的干涉图样，则需要满足一定的条件． 产生干涉的条件：频率和振动方向相同的波． 注意：一切波（只要满足条件）都能发生干涉现象，干涉和衍射一样都是波特有的现象． 4.波的干涉和衍射现象的区别想一想：5.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。a.当Δx=nλ(n=0,1,2,…)即距离差为波长的整数倍时,P点为振动加强点;b.当Δx=(2n+1) (n=0,1,2,…)即距离差为半个波长的奇数倍时,P点为振动减弱点;②若两列波波源振动步调相反,则上述结论反之即可。 (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。波长一定的水波通过宽度不同的狭缝三、波的衍射现象 2．关于衍射的两点说明（1）衍射是波特有的现象;一切波都能发生衍射．（2）衍射现象总是存在的,只有明显和不明显的差异.1.定义:波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象。观察波长对衍射现象的影响波长逐渐增大的衍射现象波长不同的水波通过宽度一定的狭缝在狭缝宽度一定的情况下，波长对衍射实验的影响结论： 1、 障碍物较大时对波有影响,较小时对波没有影响,即障碍物比较小时能发生明显衍射.窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象 2、窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象．说明:①障碍物或孔的尺寸大小,并不是决定衍射能否发生的条件,仅是衍射现象是否明显的条件.一般情况下,波长较大的波容易产生显著的衍射现象.②波传到小孔(或障碍物)时,小孔(或障碍物)仿佛是一个新的波源,由它发出与原来同频率的波(称子波)在孔后传播,于是就出现了偏离直线传播的衍射现象.③当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出,但由于衍射波的能量很弱,衍射现象不容易观察到. 一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象 .3．发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多．本课小结1、关于波的叠加和干涉,下列说法中正确的是(　　)A.两列频率不相同的波相遇时,因为没有稳定的干涉图样,所以波没有叠加B.两列频率相同的波相遇时,振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C.两列频率相同的波相遇时,如果介质中的某点振动是加强的,某时刻该质点的位移x可能是零D.两列频率相同的波相遇时,振动加强的点的位移总是比振动减弱的点的位移大C当堂检测【解析】根据波的叠加原理,只要两列波相遇就会叠加,所以A错;两列频率相同的波相遇时,振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点,所以B错;振动加强的点仅是振幅增大,但仍在平衡位置附近振动,也可能有位移为零的时刻,所以C正确,D错误。 A  ABD   A  BC【解析】选项A、B中小孔宽度大于波长,衍射现象不明显,挡板会阻碍波的传播,故A不符合事实、B符合事实;选项C、D中小孔宽度小于波长,衍射现象明显,但穿过小孔后波速和频率不变,波长应不变,故C符合事实,D不符合事实。6、(多选)下列现象属于波的衍射现象的是(　　)A.隔墙有耳B.空山不见人,但闻人语响C.余音绕梁,三日而不绝D.夏日雷声轰鸣不绝AB【解析】余音绕梁,三日而不绝”和“夏日雷声轰鸣不绝”主要是由声音的反射引起的,不属于波的衍射现象。“隔墙有耳”和“空山不见人,但闻人语响”属于波的衍射现象。谢 谢！