学年高中物理第十二章机械波第4节波的衍射和干涉教学案新人教版选修34Word文档下载推荐.docx

1、只有当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。二、波的叠加1波的叠加原理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，介质中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。图1242表示了分别向右、向左传播的两列波1和2在相遇区域内的叠加过程。2波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。（如图1242所示）两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。（如图1243所示）图1242图12

2、43三、波的干涉1定义频率相同的两列波叠加时，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）两列波的频率必须相同。（2）两个波源的相位差必须保持不变。3干涉的普遍性一切波都能够发生干涉，干涉是波特有的现象。1自主思考判一判（1）“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象。（）（2）在操场上不同位置听到学校喇叭的声音大小不同，是声波的干涉现象。（）（3）两列频率不同的水波不能发生波的干涉现象。（4）不是所有的波都能发生干涉。（5）只有障碍物尺寸和波长差不多时，才能发生衍射现象。2合作探究议一议（1）既然一切波都能够发生衍射，那为什么生活中见不到光波的衍射现象？提示：光波的波长通常在0.

3、40.7 m的范围内，跟一般障碍物的尺寸相比非常小，所以通常的情况下看不到光的衍射，看到的是光的直线传播。（2）如图1244所示，操场中两根竖直杆上各有一个扬声器，接在同一扩音机上，一位同学沿着AB方向走来。图1244结果他听到的声音会忽强忽弱，这属于什么物理现象？波的干涉现象。对波的衍射现象的理解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）仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔（障碍物）后传

4、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。3衍射现象与观察的矛盾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。1（多选）“闻其声而不见其人”是因为一般障碍物的尺寸（）A跟声波波长相差不大，使声波发生明显衍射B比声波波长大得多，声波不能发生衍射C可以跟光波波长相比较，使光波也发生衍射D比光波波长大得多，故光波不能发生明显衍射解析：选AD“闻其声而不见其人”是因为一般障碍物的尺寸跟声波的波长相差不大，使声波发生明显衍射，而光波的波长很小，不能发生明显衍射，故A、D正确。2（多选）在做水波通过小孔衍射的演示实验中，激发水波的振子振动频率为

5、5 Hz，水波在水槽中传播速度为5 cm/s，小孔直径d选用下列哪些尺寸可使实验效果比较明显（）A1 m B0.8 mC0.8 cm D1.2 cm选CD在水槽中，振子振动所激发的水波波长为cm1 cm，小孔尺寸与波长相差不大时，易发生明显衍射现象。所以C、D正确。3.如图1245所示，正中O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于（）图1245A整个区域B阴影以外区域C阴影以外区域D上述选项均不对选B从图中可以看出挡板A比波长大得多，因此波不会绕过挡板A，而小孔B的大小与波长差不多，能发生明显的衍射现象。故B正确。对干涉现象的

6、理解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（1）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。（2）如果两列波的频率不相等，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。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，AA1A2。（2）减弱点：在某些

7、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|A1A2|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，并不振动，水面保持平静。4干涉图样及其特征（1）干涉图样：如图1246所示。图1246（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。典例波源S1和S2的振动方向相同，频率均为4 Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA2 m，如图1247所示。两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4 m/s。已知两波源振动的初始相位相同。求：图1247（1）简谐横波的波长。（2）OA间合振

8、动振幅最小的点的位置。思路点拨（1）两列频率相同的简谐横波相遇时发生干涉现象。（2）振幅最小的点到两波源的距离之差为半波长的奇数倍。解析（1）设简谐横波波长为，频率为f，则vf，代入已知数据，得1 m。（2）以O为坐标原点，设P为OA间的任意一点，其坐标为x，则两波源到P点的波程差lx（2x），0x2。其中x、l以m为单位。合振动振幅最小的点的位置满足l，k为整数，所以xk，可得k，故k2、1、0、1。解得：x0.25 m，0.75 m,1.25 m,1.75 m。答案（1）1 m（2）x0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m振动加强点与振动减弱点的判断方法（1）振动加强点和振

9、动减弱点的理解：不能认为振动加强点的位移始终最大，振动减弱点的位移始终最小，而应该是振幅增大的点为振动加强点，其实这些点也在振动着，位移可为零；振幅减小的点为振动减弱点。（2）条件判断法：振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的路程差为r，当r2k（k0,1,2，）时为振动加强点；当r（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。（3）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。 1（多选）如图1248所示，P点为两波之间线段的中点，下列说法正确的是（）图124

10、8A两列波同时到达P点B两列波相遇时，P点的波峰值可达到A1A2C两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播D因频率不同，这两列波相遇时不能叠加选AC因两列波速度相等，故同时到达P点，选项A正确；但两列波的波峰不可能同时在P点相遇，选项B错误；两列波相遇时，尽管频率不同，但仍能相互叠加，两列波分开后互不影响，各自保持原来的波形独立传播，故选项C正确，D错误。2.如图1249所示是甲、乙两列相互垂直传播的波，实线表示波峰，虚线表示波谷，箭头表示波传播的方向。则图中P点（小网格中央的一点）是（）图1249A振动加强点B振动减弱点C既不是加强点也不是减弱点D条件不足无法判断选B由图像可以看出，再经过，甲

11、波的波峰和乙波的波谷同时到达P点，故知P点为振动减弱点，B正确。3.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，内燃机、通风机等在排放各种高速气体的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。干涉型消声器的结构及气流运行如图12410所示，产生的波长为的声波沿水平管道自左向右传播。在声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到削弱噪声的目的。若rr2r1，则r等于（）图12410A波长的整数倍 B波长的奇数倍C半波长的奇数倍 D半波长的偶数倍选C要想达到消声的目的，应使两相干波的路程差等于半波长的奇数倍，故选项C正确。1利用发波水槽得到的

12、水面波形如图1（a）、（b）所示，则（）图1A图（a）、（b）均显示了波的干涉现象B图（a）、（b）均显示了波的衍射现象C图（a）显示了波的干涉现象，图（b）显示了波的衍射现象D图（a）显示了波的衍射现象，图（b）显示了波的干涉现象选D由波的干涉和衍射概念知，图（a）是一列波的传播，显示了波的衍射现象，图（b）是两列波的传播，显示了波的干涉现象。2蝉是利用了a发出声音，某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈，听到忽高忽低的蝉鸣声，这是由于声波的b现象，a、b组合正确的是（）A蝉的嘴干涉 B蝉的腹鼓干涉C蝉的翅膀共振 D蝉的嘴共振选B蝉发出声音是蝉的腹鼓振动发出的，某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈，听到忽

13、高忽低的蝉鸣声，是声波的干涉现象，故B正确。3（多选）如图2所示，S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源，a、b、c三点位于S1、S2连线的中垂线上，且abbc。某时刻a是两列波波峰的相遇点，c是两列波波谷的相遇点，则（）图2Aa处质点始终处于波峰 Bc处质点始终处于波谷Cb处质点为振动加强点 Dc处质点为振动加强点选CD由于a是两列波波峰的相遇点，c是两列波波谷的相遇点，所以a点和c点均为振动加强点。但是，只要a、c点有振动，位移就有变化，不能说a、c点始终在波峰或波谷，A、B错误；S1、S2传到b点的振动同步，所以b点也是振动加强点，实际上在S1、S2连线的中垂线上的任何点都是振动加强点，C、D正确。4（多选）如图3所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共