人教版選修34 第十二章第4節(jié) 波的衍射和干涉 課件（32張）.ppt

第十二章 第4節(jié) 新知預(yù)習(xí) 巧設(shè)計(jì) 名師課堂 一點(diǎn)通 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 隨堂檢測(cè)歸納小結(jié) 課下作業(yè)綜合提升 要點(diǎn)一 要點(diǎn)二 1 知道什么是波的衍射現(xiàn)象 知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 知道衍射是波特有的現(xiàn)象 2 知道波的疊加原理 知道什么是波的干涉現(xiàn)象和干涉圖樣 知道干涉現(xiàn)象也是波所特有的現(xiàn)象 3 了解波的衍射和干涉在生活中的應(yīng)用 感受物理與生活之間的聯(lián)系 1 波的衍射 1 定義 波可以繞過(guò)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象 2 實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn) 在水槽里放兩塊擋板 中間留一個(gè) 現(xiàn)象 障礙物 狹縫 a 狹縫寬度比波長(zhǎng)大得多時(shí) 波的傳播如同光沿傳播一樣 擋板后面產(chǎn)生 b 狹縫寬度與波長(zhǎng)相差不多或狹縫寬度比波長(zhǎng)更小時(shí) 水波擋板后面繼續(xù)傳播 3 發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 只有縫 孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng) 或者比波長(zhǎng)時(shí) 才能觀察到明顯的衍射象 關(guān)鍵一點(diǎn) 波發(fā)生衍射是無(wú)條件的 而發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的 直線 陰影區(qū) 繞到 相差不多 更小 2 波的疊加 1 波的獨(dú)立傳播 兩列波相遇后彼此穿過(guò) 仍然保持各自的 繼續(xù)傳播 2 波的疊加 幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播 在它們重疊的區(qū)域里 介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng) 質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的 運(yùn)動(dòng)特征 矢量和 3 波的干涉 1 實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn) 波源是固定在同一個(gè)振動(dòng)片上的兩根細(xì)桿 當(dāng)振動(dòng)片振動(dòng)時(shí) 兩根細(xì)桿地觸動(dòng)水面 形成兩個(gè)波源 這兩個(gè)波源發(fā)出的是頻率相同 相位相同 也相同的兩列波 現(xiàn)象 兩列波相遇后 水面上出現(xiàn)了一條條的區(qū)域和的區(qū)域 這兩種區(qū)域在水面上的位置是穩(wěn)定不變的 周期性 振動(dòng)方向 相對(duì)平靜 激烈振動(dòng) 2 現(xiàn)象解釋 加強(qiáng)點(diǎn) 在某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終加強(qiáng) 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)最劇烈 振動(dòng)的振幅等于兩列波的 減弱點(diǎn) 在某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終削弱 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的 若兩列波振幅相同 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合振幅就等于 水面保持平靜 振幅之和 振幅之差 零 3 干涉定義 相同的兩列波疊加 使某些區(qū)域的振幅 某些區(qū)域的振幅的現(xiàn)象 4 干涉圖樣 波的干涉中所形成的圖樣 5 干涉條件 兩波的相同 兩波源的相位差必須 6 一切波都能發(fā)生干涉 干涉是波特有的現(xiàn)象 關(guān)鍵一點(diǎn) 在波的干涉現(xiàn)象中 波的加強(qiáng)點(diǎn)的振幅大 但位移并不一定大 頻率 加大 減小 頻率 保持不變 1 下列現(xiàn)象屬于波的衍射現(xiàn)象的是 a 在空曠的山谷里喊叫 可以聽(tīng)到回聲b 空山不見(jiàn)人 但聞人語(yǔ)響 c 余音繞梁 三日而不絕 d 夏日的雷聲有時(shí)轟鳴不絕解析 選項(xiàng)a d所述的現(xiàn)象均為聲音的反射現(xiàn)象 所以a d錯(cuò)誤 選項(xiàng)c所述的現(xiàn)象為波的反射 而不是波的衍射 答案 b 答案 d 3 利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖12 4 1所示 則 圖12 4 1 a 圖a b均顯示了波的干涉現(xiàn)象b 圖a b均顯示了波的衍射現(xiàn)象c 圖a顯示了波的干涉現(xiàn)象 圖b顯示了波的衍射現(xiàn)象d 圖a顯示了波的衍射現(xiàn)象 圖b顯示了波的干涉現(xiàn)象解析 圖a中可以看出只有一條狹縫 穿過(guò)水波發(fā)生明顯的衍射 圖b中有兩個(gè)振源 有些區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng) 有些區(qū)域振動(dòng)減弱 是干涉現(xiàn)象 故d項(xiàng)正確 答案 d 4 如圖12 4 2所示 波長(zhǎng)相同的水波通過(guò)寬度不同的孔 在圖甲中發(fā)生了明顯的 現(xiàn)象 這是因?yàn)?的緣故 在圖乙中 孔后面的水波在連接波源和孔邊的兩條直線所限制的區(qū)域里傳播 這是因?yàn)?的緣故 答案 衍射孔的尺寸與波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)小孔的尺寸比波長(zhǎng)大得多 圖12 4 2 1 衍射是波特有的現(xiàn)象 一切波都可以發(fā)生衍射 凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的就是波 2 波的衍射總是存在的 只有 明顯 與 不明顯 的差異 波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 3 波傳到小孔 障礙物 時(shí) 小孔 障礙物 仿佛一個(gè)新波源 由它發(fā)出與原來(lái)同頻率的波在孔 障礙物 后傳播 就偏離了直線方向 因此 波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似情況 1 如圖12 4 3是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置 ac和bd是兩塊擋板 ab是一個(gè)孔 o是波源 圖中已畫(huà)出波源所在區(qū)域波的傳播情況 每?jī)蓷l相鄰波紋 圖中曲線 之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng) 則波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況 下列的描述中正確的是 圖12 4 3 a 此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象b 擋板前后波紋間距離相等c 如果將孔ab擴(kuò)大 有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象d 如果孔的大小不變 使波源頻率增大 能更明顯地觀察到衍現(xiàn)象 審題指導(dǎo) 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩個(gè)方面 1 發(fā)生明顯衍射的條件 2 由圖分析孔的大小和波長(zhǎng)的關(guān)系 解析 從題圖中看出 水波波長(zhǎng)跟小孔尺寸相差不大 此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象 如果孔ab擴(kuò)大到比波長(zhǎng)大得多 就不能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 所以a c均正確 波繞過(guò)障礙物后發(fā)生衍射現(xiàn)象時(shí) 波的特征并未發(fā)生改變 即波的波長(zhǎng) 頻率和波速不改變 故b選項(xiàng)正確 當(dāng)波的頻率增大 波速不變時(shí) 波長(zhǎng) v f變小 衍射現(xiàn)象就越不明顯 故d選項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 abc 1 障礙物的尺寸的大小與波長(zhǎng)大小的關(guān)系不是發(fā)生衍射的條件 而是發(fā)生明顯衍射的條件 波長(zhǎng)越大越易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 2 當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí) 盡管衍射十分突出 但衍射波的能量很弱 也很難觀察到波的衍射 1 波的疊加是無(wú)條件的 任何頻率的兩列波在空間相遇都會(huì)疊加 2 穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的 必須是兩列同類的波 并且波的頻率相同 振動(dòng)方向相同 相位差恒定 如果兩列波的頻率不相等 在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)其波長(zhǎng)就不相等 這樣不能形成穩(wěn)定的振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn) 因此我們就看不到穩(wěn)定的干涉圖樣 只能是一般的振動(dòng)疊加現(xiàn)象 3 明顯的干涉圖樣和穩(wěn)定的干涉圖樣意義是不同的 明顯的干涉圖樣除了滿足相干條件外 還必須滿足兩列波振幅差別不大 振幅越是接近 干涉圖樣越明顯 4 振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)和振動(dòng)減弱的點(diǎn)始終在以振源的頻率振動(dòng) 其振幅不變 若是振動(dòng)減弱點(diǎn) 振幅可為0 但其位移隨時(shí)間發(fā)生變化 5 干涉圖樣及其特征 干涉的示意圖如圖12 4 4所示 圖12 4 4 特征 a 加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變 b 加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng) 減弱區(qū)始終減弱 加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時(shí)間變化 c 加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔 名師點(diǎn)睛 1 振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)的振動(dòng)總是加強(qiáng) 但并不是始終處于波峰或波谷 它們都在平衡位置附近振動(dòng) 有的時(shí)刻位移也為零 只是振幅為兩列波振幅之和 顯得振動(dòng)劇烈 2 振動(dòng)減弱點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱 位移的大小始終等于兩列波分別引起位移的大小之差 振幅為兩列波振幅之差 如果兩列波的振幅相同 則振動(dòng)減弱點(diǎn)將會(huì)總是處于靜止 2 如圖12 4 5表示兩個(gè)相干波源s1 s2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇 圖中實(shí)線表示某時(shí)刻的波峰 虛線表示的是波谷 下列說(shuō)法正確的是 圖12 4 5 a a c兩點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng) b d兩點(diǎn)的振動(dòng)減弱b e f兩點(diǎn)的振動(dòng)介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間c 經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后 加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置互換d 經(jīng)半個(gè)周期后 原來(lái)位于波峰的點(diǎn)將位于波谷 原來(lái)位于波谷的點(diǎn)將位于波峰 審題指導(dǎo) 1 波的干涉中波峰與波峰相遇的點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn) 波峰與波谷相遇的點(diǎn)為減弱點(diǎn) 2 振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)上的點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) 振動(dòng)減弱區(qū)上的點(diǎn)都是振動(dòng)減弱點(diǎn) 3 加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng) 減弱點(diǎn)始終減弱 4 各質(zhì)點(diǎn)在平衡位置兩側(cè)做周期性振動(dòng) 解析 波的干涉示意圖所示的僅是某一時(shí)刻兩列相干波疊加的情況 形成干涉圖樣的所有介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)都在不停地振動(dòng)著 其位移的大小和方向都在不停地變化著 但要注意 對(duì)穩(wěn)定的干涉 振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的 a點(diǎn)是波谷和波谷相遇的點(diǎn) c點(diǎn)是波峰和波峰相遇的點(diǎn) 都是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn) 而b d兩點(diǎn)都是波峰和波谷相遇的點(diǎn) 是振動(dòng)減弱的點(diǎn) a正確 e點(diǎn)位于加強(qiáng)點(diǎn)的連線上 仍為加強(qiáng)點(diǎn) f點(diǎn)位于減弱點(diǎn)的連線上 仍為減弱點(diǎn) b錯(cuò)誤 相干波源疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的