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1、合作探究自主预习 第四节第四节 波的干涉与衍射波的干涉与衍射 合作探究自主预习 目标导航预习导引 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二 一、波的干涉一、波的干涉 1.波的叠加原理 (1)波的独立传播:几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传 播下去。 (2)波的叠加:在几列波重叠的区域里,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。 2.波的干涉 (1)在两列频率相同的波相遇的区域,某些区域的振动始终加强、 某些区域的振动始终减弱的现象。形成的图样常常叫做干涉图样。 (2)产生干涉的两个必要条件:两列波的频率必须相同和两个波源 的相位差保持不
2、变。 (3)一切波都能发生干涉,干涉是波特有的现象。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二 旋转一只敲响的音叉,会听到声音时大时小,说明产生了干涉,但 两个人一起说话,旁边走动的人为什么听不到声音忽大忽小? 提示 音叉的两个臂完全相同,产生同频率的声波,能相互干涉,而 两个人讲话的频率不可能相同且不断变化,所以不能干涉。 合作探究自主预习 目标导航预习导引一二 二、波的衍射二、波的衍射 1.定义 波绕过障碍物继续传播的现象。 2.发生明显衍射的条件 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,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。“闻其声而不见其 人”是声波的衍射现象。
3、 在日常生活中我们常遇到“不见其人,先闻其声”的现象,为什么看 不到人却能听到他发出的声音呢? 提示 声波的波长比较长,容易衍射,而光波波长短,不容易衍射,所 以会有“不见其人,先闻其声”的现象。 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 一、波的叠加与波的干涉现象一、波的叠加与波的干涉现象 1.波的独立传播 几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播。即各自的波 长、频率等保持不变。 2.关于干涉的条件 波的叠加是无条件的,任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。 但稳定干涉图样的产生是有条件的,必须是两列同类的波,并且波 的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定。如果两列波 的频率
4、不相等,在同一种介质中传播时其波长就不相等,这样不能 形成稳定的振动加强点和减弱点。因此我们就看不到稳定的干涉 图样,只能是一般的振动叠加现象。 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 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,A=A1+A2。 (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,A=|A1-A2|,若两列波振幅相同,质点 振动的合振幅就等于零,水面保持平静。 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 4.干涉图样及其特征 (1)干涉
5、图样:如图所示。 (2)特征: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。 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 【例1】 (多选)下图所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一 种均匀介质中相遇时产生的干涉图样。图中实线表示某时刻的波 峰,虚线表示波谷。下列说法正确的是( ) A.a、c两点的振动加强,b、d两点的振动减弱 B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间 C.经适当的时间后,加强点和减弱点的位置互换 D.经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波谷,原来位于波谷的 点将位于波峰 合作探究自主预习
6、一二知识精要典题例解迁移应用 思路分析解答本题的关键有以下三点: (1)波的干涉图样所表示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况。 (2)形成干涉图样的所有质点都在不停地振动着,其位移的大小和 方向也在不停地变化着。 (3)对于稳定的干涉,振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。 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两点是波峰和波谷相遇的点,都是振动减 弱的点,选项A正确。e点位于加强点的连线上,仍为加强点,f点位于 减弱点的连线上,仍为减弱点,选项B错误。相干波叠加产生的干涉 是稳定的,不会随时间变化,选项C错误。形成干涉图样的质点都在 不停地做
7、周期性振动,经半个周期后,振动步调相反,选项D正确。 答案:AD 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 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 时刻该质点的位移可能是零 D.两列频率相同的波相遇时,振动加强的质点的位移总是比振动 减弱的质点的位移大 答案:C 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 解析:根据波的叠加原理,只要
8、两列波相遇就会叠加,所以A选项 错误。两列频率相同的波相遇时,振动加强的点不只是波峰与波峰、 波谷与波谷相遇的点,所以B选项错误。振动加强的点仅是振幅加 大,但仍在平衡位置附近振动,也一定有位移为零的时刻,所以选项C 正确,选项D错误。故正确选项为C。 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 二、波的衍射现象二、波的衍射现象 1.关于衍射的条件 应该说衍射是没有条件的,衍射是波特有的现象,一切波都可以 发生衍射。衍射只有“明显”与“不明显”之分,障碍物或小孔的尺寸 跟波长差不多,或比波长小是产生明显衍射的条件。 2.波的衍射实质分析 波传到小孔(障碍物)时,小孔(障碍物)仿佛是一个新波
9、源,由它发 出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播,就偏离了直线方向。 波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 【例2】 (多选)右图是观察水面波衍射现象的实验装置,AC和BD 是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源附近区域波的 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.此时能观察到明显的衍射现象 B.挡板前后波纹间的距离相等 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,能更明显地观察到波的衍 射现象
10、思路分析解答此题时要求对波产生明显衍射现象的条件,以及波 长、频率、波速之间的关系有正确的认识。 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 解析:波能产生明显衍射现象的条件是:障碍物或孔的尺寸比波 长小或差不多。从题图中可看出孔AB的尺寸小于一个波长,所以 此时能观察到明显的衍射现象,选项A正确;因为穿过挡板间的小孔 后波速不变,频率不变,所以波长也不变,选项B正确;若将孔AB扩大, 有可能不满足产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;若使波源的频率增大,由于波速不变,所以波 长变小,有可能不满足产生明显衍射现象的条件,则有可能观察不 到明显的衍射现象,选项
11、D错误。 答案:ABC 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 合作探究自主预习 一二知识精要典题例解迁移应用 (多选)下列关于波的衍射的说法正确的是( ) A.衍射是机械波特有的现象 B.对同一列波,缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显 C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象 D.声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较大 答案:BD 解析:衍射是一切波特有的现象,所以选项A、C错。发生明显的 衍射现象是有条件的,只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差 不多或比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象,所以选项B是正 确的。声波的波长在1.7 cm到17 m之间,一般常见的障碍物或孔的 大小可与之相比,正是由于声波波长较长,声波容易发生衍射现象, 所以选项D也是正确的。