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1、第5节波的干涉和衍射,第二章机械波,学习目标,1.理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果.2.知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，重点掌握振动加强点、减弱点的振动情况.3.理解什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件.,一、波的衍射,1.定义：波可以 继续传播的现象.2.发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 ，或者比波长 ，才能观察到明显的衍射现象.3.波的衍射的普遍性：一切波都能发生 ， 是波特有的现象.,绕过障碍物,相差不多,更小时,衍射,衍射,二、波的叠加原理,几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质
2、点 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 .,同时,矢量和,三、波的干涉,1.定义 的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象.2.稳定干涉条件(1)两列波的 必须相同.(2)两个波源的 必须保持不变.3.干涉的普遍性一切波都能够发生干涉，干涉是 现象.,频率相同,频率,相位差,波所特有的,生 活 实 例,在水塘里微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇等会出现什么现象？,答：会绕过它们继续传播，好像它们并不存在。,问题探究,空山不见人，但闻人语响,大意：幽静的山谷里不见人， 只能听到人说话的声音。,问题探究,说明声波可以绕过树木，透过树林，传
3、到远处。,例1(多选)如图3所示是观察水面波衍射的实验装置.AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源.图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是 A.此时能观察到波明显的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更 明显的衍射现象,图1,答案,解析,解析观察题图可知道孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故选项A对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故选项B对；若将孔
4、AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故选项C对；若 f 增大，由 ，知变小，衍射现象变得不明显了，故选项D错.,变式1(多选)以下说法中正确的是() A波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象 B要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长 C波长越长的波，越容易发生明显的衍射 D只有波才有衍射现象,对波的干涉的理解1.发生干涉的条件：(1)两列波的频率相同；(2)相位差恒定.2.干涉特点,知识深化,(2)特点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).加强区与减弱区互相间隔.4.振动加强点和
5、振动减弱点(1)振动加强点：振动的振幅等于两列波振幅之和，AA1A2.(2)振动减弱点：振动的振幅等于两列波振幅之差，A|A1A2|.,(3)振动加强点和振动减弱点的判断条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两波叠加时，设点到两波源的路程差为x，当x|x2x1|k(k0,1,2，)时为振动加强点；当x|x2x1|(2k1) (k0,1,2，)时为振动减弱点.若两波源振动步调相反，则上述结论相反.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，则为振动减弱点.,例2如图7所示，S1、S2是两个步调完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷.
6、若两列波的振幅均保持5 cm不变，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是 A.d点始终保持静止不动B.图示时刻质点c的位移为零C.b点振动始终加强，c点振动始终减弱D.图示时刻，b、c两点的竖直高度差为10 cmE.a点振动介于加强点和减弱点之间,解析,答案,图2,解析点d是波峰与波谷相遇，振动减弱，振幅为零，故保持静止，故A正确；质点b是波峰与波峰相遇，c点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点，由于振幅是5 cm，则b点相对平衡位置高10 cm，而c点是波谷与波谷相遇，则c点相对平衡位置低10 cm，所以b、c两点的竖直高度差为20 cm，故B、C、D错误；a点位于加强点的连
7、线上，仍为加强点，E错误.,例3如图3(a)，在xOy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，2).两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示.两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8，2)的路程差为_m，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互_(填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动相互_(填“加强”或“减弱”).,解析,答案,图3,加强,2,减弱,解析由几何关系可知两波源到A点的距离为AS110 m，AS28 m，所以两波的路程差为2 m；同理可得，BS1BS20，为波长的整数倍，由振动图象知两振源振动方向相反，故B点振动减弱；两波源到C点的路程差为xCS1CS21 m，波长vT2 m，所以C点振动加强.,变式2(波的干涉)在图4中，A、B是同一介质中两相干波源，其振幅均为A5 cm，频率均为f100 Hz，当A点为波峰时，B点恰好为波谷，波速v10 m/s，PAAB，判断P点为振动加强点还是振动减弱点？,图4,答案振动减弱点,10 m恰好为0.1 m的整数倍，又因A、B步调相反，因此P点为振动减弱点.,答案,1,2,3,4,解析,