波的衍射和干涉

1、第十二章第十二章 機(jī)機(jī) 械械 波波波的衍射和干涉波的衍射和干涉 點(diǎn)擊下圖觀看實(shí)驗(yàn)點(diǎn)擊下圖觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：現(xiàn)象：水波繞過石頭繼續(xù)傳播水波繞過石頭繼續(xù)傳播 1.1.波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的波的衍射衍射。一一. . 波的衍射波的衍射演演 示示 在水槽里放兩塊擋板，中間留有一個(gè)狹縫，觀察水在水槽里放兩塊擋板，中間留有一個(gè)狹縫，觀察水波通過狹縫后的傳播情況。波通過狹縫后的傳播情況。 保持水波的波長不變，改變狹縫的寬度，觀察水波保持水波的波長不變，改變狹縫的寬度，觀察水波的傳播情況有什么變化。的傳播情況有什么變化。水波通過狹縫后的衍射圖樣水波通過狹縫后的衍射圖

2、樣結(jié)論：結(jié)論： 窄縫寬度跟波長相差不多時(shí)，有明顯的衍射現(xiàn)象； 窄縫寬度比波長大得越多，衍射現(xiàn)象越不明顯； 窄縫寬度跟波長相比非常大時(shí)，水波將直線傳播，觀察不到衍射現(xiàn)象3 3、發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：、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，或者比波長更小時(shí)，波長相差不多，或者比波長更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象注意注意：一切波都能發(fā)生衍射，而要發(fā)一切波都能發(fā)生衍射，而要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象須滿足上述條件，生明顯的衍射現(xiàn)象須滿足上述條件，當(dāng)不滿足上述條件時(shí)，衍射現(xiàn)象仍存當(dāng)不滿足上述條件時(shí)，衍射現(xiàn)象仍存在，只不

3、過是衍射現(xiàn)象不明顯，不易在，只不過是衍射現(xiàn)象不明顯，不易被我們觀察到被我們觀察到. . 演演 示示 在一根水平繩的兩端向在一根水平繩的兩端向上抖動一下，就分別有兩個(gè)上抖動一下，就分別有兩個(gè)凸起狀態(tài)凸起狀態(tài)1和和2在繩上相向傳在繩上相向傳播（圖播（圖12.6-1甲）甲） 觀察兩個(gè)凸起隨后的傳觀察兩個(gè)凸起隨后的傳播情況。播情況。 在介質(zhì)中常常有幾列波同時(shí)傳播，例如把兩在介質(zhì)中常常有幾列波同時(shí)傳播，例如把兩塊石子在不同的地方投入池塘，就有兩列波在水塊石子在不同的地方投入池塘，就有兩列波在水面?zhèn)鞑ァ闪胁ㄏ嘤鰰r(shí)，會不會像兩個(gè)球相遇那面?zhèn)鞑?。兩列波相遇時(shí)，會不會像兩個(gè)球相遇那樣樣改變改變原來的運(yùn)動特征呢

4、？原來的運(yùn)動特征呢？ 點(diǎn)擊下圖觀看實(shí)驗(yàn)點(diǎn)擊下圖觀看實(shí)驗(yàn) 點(diǎn)擊下圖觀看實(shí)驗(yàn)點(diǎn)擊下圖觀看實(shí)驗(yàn)1 1、波傳播的獨(dú)立性、波傳播的獨(dú)立性 幾列波相遇之后，幾列波相遇之后， 仍然保持它們各自原仍然保持它們各自原有的特征（頻有的特征（頻、波長、振幅、振動方向等）、波長、振幅、振動方向等）不變，并按照原來的方向繼續(xù)前進(jìn)，好象沒不變，并按照原來的方向繼續(xù)前進(jìn)，好象沒有遇到過其他波一樣互不干擾有遇到過其他波一樣互不干擾. .二、波的疊加二、波的疊加2 2、波的疊加原理、波的疊加原理 在幾列波在幾列波重疊的區(qū)域重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波所產(chǎn)生的振動，質(zhì)點(diǎn)振動的時(shí)參與這幾列波所產(chǎn)生的振動

5、，質(zhì)點(diǎn)振動的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和矢量和 兩列頻率相同的波相遇時(shí)，在它們重疊的兩列頻率相同的波相遇時(shí)，在它們重疊的區(qū)域會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？區(qū)域會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？我們先觀察下面的現(xiàn)我們先觀察下面的現(xiàn)象。象。想一想想一想 現(xiàn)象：現(xiàn)象：兩列頻率相同的水波相遇后，在兩列頻率相同的水波相遇后，在它們重疊的區(qū)域里出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)它們重疊的區(qū)域里出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間伸展出來的相對平靜的波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域區(qū)域和和激烈振動的激烈振動的區(qū)域區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上，這兩種區(qū)域在水面上的的位置位置是是固定固定的，而且的，而且相互隔開相互

6、隔開。1. 1. 頻率頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強(qiáng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動某些區(qū)域的振動減弱減弱，而且振動加強(qiáng)和減弱的區(qū)域互，而且振動加強(qiáng)和減弱的區(qū)域互相間隔相間隔, ,這種現(xiàn)象叫做波的干涉這種現(xiàn)象叫做波的干涉. .所形成的圖樣叫做干所形成的圖樣叫做干涉圖樣。涉圖樣。三、波的干涉三、波的干涉水波干涉圖樣水波干涉圖樣水波干涉俯視圖樣水波干涉俯視圖樣 2、產(chǎn)生干涉的必要條件：、產(chǎn)生干涉的必要條件： 注意：注意：雖然干涉是波的疊加的結(jié)果，但疊加雖然干涉是波的疊加的結(jié)果，但疊加未必都產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。未必都產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。聲波也能發(fā)生干涉。聲波也能發(fā)生干涉。 不僅

7、水波和聲波能發(fā)生一干涉，不僅水波和聲波能發(fā)生一干涉，一切波都能一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波特有的現(xiàn)象。發(fā)生干涉，干涉是波特有的現(xiàn)象。 兩列波的兩列波的頻率相同，頻率相同，兩列波的兩列波的相位差保持不變相位差保持不變。P點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)的條件是：點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)的條件是：P點(diǎn)是振動減弱點(diǎn)的條件是：點(diǎn)是振動減弱點(diǎn)的條件是：)321(2/) 12(21，nnSSS 解釋：解釋：設(shè)設(shè)AC=BP，當(dāng)，當(dāng)B波源產(chǎn)生波峰時(shí)，波源產(chǎn)生波峰時(shí)，A波源也同時(shí)產(chǎn)生波源也同時(shí)產(chǎn)生波峰。當(dāng)波峰。當(dāng)B波的某一波峰恰傳到波的某一波峰恰傳到P點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，A波同時(shí)產(chǎn)生的那一波波同時(shí)產(chǎn)生的那一波峰剛傳到峰剛傳到C點(diǎn)。如果點(diǎn)。如果CP=n，則，則A波傳到波傳到P點(diǎn)的也恰好是一個(gè)波點(diǎn)的也恰好是一個(gè)波峰，則峰，則P點(diǎn)是波峰和波峰疊加，點(diǎn)是波峰和波峰疊加，P點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)。如果點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)。如果CP=(2n-1)/2，則，則A波傳到波傳到P點(diǎn)的是波谷，則點(diǎn)的是波谷，則P點(diǎn)是波峰和波谷點(diǎn)是波峰和波谷疊加，疊加，P點(diǎn)是振