1、第十二章第十二章 機械波機械波波的衍射和干涉波的衍射和干涉生活實例生活實例 波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做象叫做波的衍射波的衍射。1. 定義定義: 1. 在波長不變的情況下改變障礙物在波長不變的情況下改變障礙物或孔的尺寸，觀察是否發(fā)生明顯的衍射或孔的尺寸，觀察是否發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象；現(xiàn)象； 2. 在障礙物或孔的尺寸不變的情況在障礙物或孔的尺寸不變的情況下改變波長，觀察是否發(fā)生明顯的衍射下改變波長，觀察是否發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。現(xiàn)象。設(shè)計方案設(shè)計方案思考：如何才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象呢？思考：如何才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象呢？觀察一：觀察一： 狹縫寬度與波長相差不

2、多或狹縫寬度狹縫寬度與波長相差不多或狹縫寬度比波長更小時，發(fā)生明顯衍射。比波長更小時，發(fā)生明顯衍射。 波長與狹縫寬度相差不多時，有明顯衍波長與狹縫寬度相差不多時，有明顯衍射現(xiàn)象射現(xiàn)象觀察二：觀察二：實驗表明：實驗表明：只有縫、孔的寬度或障礙物只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才能觀察到小時，才能觀察到明顯明顯的衍射現(xiàn)象的衍射現(xiàn)象當孔的尺寸遠小于波當孔的尺寸遠小于波長時，盡管衍射十分長時，盡管衍射十分突出，但由于衍射波突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射現(xiàn)的能量很弱，衍射現(xiàn)象不容易觀察到象不容易觀察到1. 為什么為什么“未見其人先聞其

3、聲未見其人先聞其聲”？2. 為什么光是直線傳播而聲波可以發(fā)生明為什么光是直線傳播而聲波可以發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？顯的衍射現(xiàn)象？ 為什么為什么“未見其人先聞其聲未見其人先聞其聲”？ 數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)： 1. 人耳能聽到的聲波的波長范圍是人耳能聽到的聲波的波長范圍是17m-17mm。 2. 可見光波長范圍可見光波長范圍 400nm-700nm 1. 一切波一切波都能發(fā)生都能發(fā)生衍射衍射現(xiàn)象，只有明顯與不明現(xiàn)象，只有明顯與不明顯的差異。衍射是波的特有屬性。顯的差異。衍射是波的特有屬性。注意注意2. 在滿足一定條件時，一切波都可產(chǎn)生明顯的在滿足一定條件時，一切波都可產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象。波的直線傳播只是衍射不明

4、顯時的衍射現(xiàn)象。波的直線傳播只是衍射不明顯時的一種近似。一種近似。3 .障礙物或孔的尺寸大小，并不是決定衍射能障礙物或孔的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，是發(fā)生明顯衍射的條件。否發(fā)生的條件，是發(fā)生明顯衍射的條件。4 .一般情況下波長較大的波容易產(chǎn)生顯著的一般情況下波長較大的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象。衍射現(xiàn)象。 下列事實屬于明顯的衍射現(xiàn)象的是() A池塘里的水波，遇到突出水面的小石塊，小石塊對波的傳播沒有影響 B水波前進方向上有一障礙物，其后面沒有水波傳播過去 C水波前進方向上有一個小孔的屏，水波通過小孔傳播到屏后的區(qū)域 D板胡的聲音比弦聲更響二、波的疊加二、波的疊加1 1、波傳播的獨立

5、性、波傳播的獨立性由此可知：由此可知： 兩列波相遇后，彼兩列波相遇后，彼此穿過，繼續(xù)傳播，波此穿過，繼續(xù)傳播，波的形狀和傳播的情形都的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣，也就是跟相遇前一樣，也就是說，相遇后，它們都保說，相遇后，它們都保持各自的運動狀態(tài)，彼持各自的運動狀態(tài)，彼此都沒有受到影響。此都沒有受到影響。 1. 波在疊加時的特點波在疊加時的特點（2）相遇時，相遇時，位移是兩列位移是兩列波分別產(chǎn)生的位移的矢波分別產(chǎn)生的位移的矢量和量和（1）相遇后，相遇后，各列波獨立各列波獨立傳播。傳播。2疊加原理疊加原理 幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊

6、的區(qū)域里，介態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的的位移的矢量和位移的矢量和。3 3、3 波的獨立性原理波的獨立性原理 兩列波相遇后，彼此穿過，繼續(xù)傳播，波兩列波相遇后，彼此穿過，繼續(xù)傳播，波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣，也的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣，也就是說，相遇后，它們都保持各自的運動就是說，相遇后，它們都保持各自的運動狀態(tài)，彼此都沒有受到影響狀態(tài)，彼此都沒有受到影響波的獨立性原理波的獨立性原理振動加強振動加強振動加強振動加強振動加強振動

7、加強振動加強振動加強振動減弱振動減弱振動減弱振動減弱振動減弱振動減弱由此可知：由此可知： 兩列波相遇后，在水面上，出現(xiàn)了一條兩列波相遇后，在水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)條從兩個波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域和激烈振動的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上域和激烈振動的區(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。的位置是固定的，而且相互隔開。1.定義定義 頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象叫做和振動減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象

8、叫做波的干波的干涉。涉。由波的干涉所形成的圖樣叫做由波的干涉所形成的圖樣叫做干涉圖樣干涉圖樣。2.干涉圖樣干涉圖樣由波的干涉所形成的圖樣叫做干涉圖樣。由波的干涉所形成的圖樣叫做干涉圖樣。2.干涉圖樣干涉圖樣由波的干涉所形成的圖樣叫做干涉圖樣。由波的干涉所形成的圖樣叫做干涉圖樣。x10tx20tx0tPP點振動最強（振幅為點振動最強（振幅為A1A2）3.干涉的解釋干涉的解釋 在某一時刻，水面上的某一點是兩列波的在某一時刻，水面上的某一點是兩列波的波峰和波峰相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波波峰和波峰相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷和波谷相遇波峰和波峰、波谷和波谷相谷和波谷相遇波峰和波峰、波谷和波谷相遇時

9、，質(zhì)點的位移最大，等于兩列波的振幅遇時，質(zhì)點的位移最大，等于兩列波的振幅之和；因此在這一點，始終是兩列波干涉的之和；因此在這一點，始終是兩列波干涉的加強點，質(zhì)點的振動最激烈。加強點，質(zhì)點的振動最激烈。x10tx20tx0tQ點振動最弱（振幅為點振動最弱（振幅為A1A2）x10tx20tx0tQ點不振動（振幅為零）點不振動（振幅為零） 在某一時刻，在水面上的某一點是兩列波在某一時刻，在水面上的某一點是兩列波的波峰和波谷相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波的波峰和波谷相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷和波峰相遇，在這一點，兩列波引起的振動谷和波峰相遇，在這一點，兩列波引起的振動始終是減弱的，質(zhì)點振動的振幅等于

10、兩列波的始終是減弱的，質(zhì)點振動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)點振動振幅之差，如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點振動的振幅就等于零，水面保持平靜的振幅就等于零，水面保持平靜 5.干涉條件：干涉條件：（1）兩個波源的振動頻率相同）兩個波源的振動頻率相同（2）兩波源的相位差必須保持不變）兩波源的相位差必須保持不變 一切波（只要滿足條件）都能發(fā)生干涉一切波（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)象現(xiàn)象，干涉和衍射一樣都是波特有的現(xiàn)象 課堂小結(jié)課堂小結(jié)什么是波的獨立性？什么是波的獨立性？什么是波的干涉？什么是波的干涉？什么是波的疊加原理？什么是波的疊加原理？干涉加強點

11、和減弱點滿足的條件？干涉加強點和減弱點滿足的條件？產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件是什么產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件是什么 在水波槽的衍射實驗中，若打擊水面的振子振動的頻率是5Hz，水波在水波槽中的傳播速度為0.05m/s，為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象，小孔直徑d應(yīng)為() A10cmB5m Cd1cm Dd1cm 答案：D 1. 關(guān)于兩列波的穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，下列說法正關(guān)于兩列波的穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是（確的是（ ）A.任意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象任意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象B.發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的兩列波，它們的頻率一發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的兩列波，它們的頻率一定相同定相同C.在振動減弱的區(qū)域，各質(zhì)點都處于波谷在振動減弱的

12、區(qū)域，各質(zhì)點都處于波谷D.在振動加強的區(qū)域，有時質(zhì)點的位移等于零在振動加強的區(qū)域，有時質(zhì)點的位移等于零課堂練習課堂練習BD2.下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）A.兩列波相遇時，可以相互穿過繼續(xù)傳播，只兩列波相遇時，可以相互穿過繼續(xù)傳播，只 在重疊區(qū)域發(fā)生疊加在重疊區(qū)域發(fā)生疊加B.兩列波疊加區(qū)域的任何介質(zhì)質(zhì)點的實際位移兩列波疊加區(qū)域的任何介質(zhì)質(zhì)點的實際位移 是兩列波單獨引起位移的矢量和是兩列波單獨引起位移的矢量和C.兩列波相遇時兩列波相遇時,一列波對另一列的影響叫干涉一列波對另一列的影響叫干涉D.干涉是特殊條件下疊加現(xiàn)象，兩個頻率相同干涉是特殊條件下疊加現(xiàn)象，兩個頻率相同 的波源振動產(chǎn)生

13、的波可能發(fā)生干涉象的波源振動產(chǎn)生的波可能發(fā)生干涉象ABCD3. 兩列波長相同的水波發(fā)生干涉，若在某一時刻，兩列波長相同的水波發(fā)生干涉，若在某一時刻，P點處恰好兩列波的波峰相遇，點處恰好兩列波的波峰相遇，Q點處兩列波的波谷點處兩列波的波谷相遇，則（相遇，則（ ）AP點的振幅最大，點的振幅最大，Q點的振幅最小點的振幅最小BP Q兩點的振幅都是原兩列波的振幅之和兩點的振幅都是原兩列波的振幅之和CP Q兩點的振動周期同兩點的振動周期同DP Q兩點始終處在最大位移處和最小位移處兩點始終處在最大位移處和最小位移處BC4.如圖所示，如圖所示，S1、S2是兩個頻率相等的波源，它們在同是兩個頻率相等的波源，它們

14、在同一種介質(zhì)中傳播，以一種介質(zhì)中傳播，以S1、S2為圓心的兩組同心圓弧分別為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時刻兩列波的波峰（實線）和波谷（虛線）則表示同一時刻兩列波的波峰（實線）和波谷（虛線）則以下說法正確的是：（以下說法正確的是：（ ）A質(zhì)點質(zhì)點A是振動加強點是振動加強點B質(zhì)點質(zhì)點D是振動減弱點是振動減弱點C再過半周期，質(zhì)點再過半周期，質(zhì)點B、C是振動加強是振動加強D質(zhì)點質(zhì)點A始終處于最大位移始終處于最大位移 5.兩列波發(fā)生了干涉現(xiàn)象，得到了干涉圖樣，兩列波發(fā)生了干涉現(xiàn)象，得到了干涉圖樣，則則（ ）A.振動加強的質(zhì)點，始終處于最大位移處振動加強的質(zhì)點，始終處于最大位移處B.振動加強的質(zhì)點的位移，有時會小于振動削弱的振動加強的質(zhì)點的位移，有時會小于振動削弱的質(zhì)點的位移質(zhì)點的位移C.波峰與波峰相遇處的質(zhì)點，其振動始終加強波峰與波峰相遇處的質(zhì)點，其振動始終加強D.波峰與波谷相遇處的質(zhì)點，其振動始終削弱波峰與波谷相遇處的質(zhì)點，其振動始終削弱BCD6.如圖所示，如圖所示，A、B為兩個完全相同的相為兩個完全相同的相干波源，它們產(chǎn)生的兩列波在干波源，它們產(chǎn)生的兩列波在AB連線的連線的中垂線上的中垂線上的P點相遇則（點相遇則（ ）A.P點振動始終加強點振動始終加強B.P點振動有時加強，有時減弱點振動有時加強，有時減弱C.P點位