高中物理12.4波的衍射和干涉學(xué)案新人教版選修

1、12.4 波的衍射和干涉 學(xué)案（人教版選修3-4）1波可以_障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射衍射是波_的現(xiàn)象_都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是有的明顯，有的不明顯而己波的直線(xiàn)傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似2只有當(dāng)縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)_，或者_(dá)時(shí)，才能觀(guān)察到明顯的衍射現(xiàn)象3幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的_，繼續(xù)傳播，即各自的波長(zhǎng)、頻率等_幾列波相遇時(shí)，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)的位移等于幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的_，這就是波的疊加4頻率相同的兩列波疊加時(shí)，某些區(qū)域的_、某些區(qū)域的_，這種現(xiàn)象叫做波的干涉產(chǎn)生干涉的兩個(gè)必要條件：兩列波的頻率必須_，兩個(gè)波源的相

2、位差必須_一切波都能發(fā)生干涉，干涉也是波所_的現(xiàn)象5關(guān)于波的衍射現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是()A某些波在一定條件下才有衍射現(xiàn)象B某些波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象C一切波在一定條件下才有衍射現(xiàn)象D一切波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象6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7關(guān)于波的疊加和干涉，下列說(shuō)法中正確的是()A兩列頻率不相同的波相遇時(shí)，因?yàn)闆](méi)有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒(méi)有疊加B兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)只是波峰與波峰相遇的點(diǎn)C兩列頻率相同的波相遇時(shí)，介質(zhì)中振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移可能

3、是零D兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移總是比振動(dòng)減弱的質(zhì)點(diǎn)的位移大概念規(guī)律練知識(shí)點(diǎn)一對(duì)波的衍射的理解1(1)既然衍射是波的特有現(xiàn)象，也就是說(shuō)一切波都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，為什么一般情況下我們都觀(guān)察不到衍射現(xiàn)象？(2)一般情況下，什么樣的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象？(3)孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長(zhǎng)的關(guān)系是決定衍射能否發(fā)生的條件嗎？2下列關(guān)于波的衍射的說(shuō)法正確的是()A衍射是機(jī)械波特有的現(xiàn)象B對(duì)同一列波，縫、孔或障礙物越小衍射現(xiàn)象越明顯C只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D聲波容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象是由于聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng)知識(shí)點(diǎn)二波產(chǎn)生干涉的條件3關(guān)于波的干涉，下列說(shuō)法正確的是()A

4、只有橫波才能發(fā)生干涉，縱波不能發(fā)生干涉B只要是兩列以上的波，在相遇的區(qū)域內(nèi)都能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉C不管是橫波還是縱波，只要疊加的兩列波的頻率相等，振動(dòng)情況相同，就能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象D干涉是機(jī)械波特有的現(xiàn)象4兩列波相疊加得到了干涉圖樣，則以下說(shuō)法正確的是()A兩列波的頻率一定相同B兩波源振動(dòng)一定同步C振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與振動(dòng)減弱區(qū)交替變化D振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與振動(dòng)減弱區(qū)互相間隔方法技巧練一、發(fā)生明顯衍射條件的應(yīng)用技巧5如圖1所示是觀(guān)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(xiàn))之間的距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則關(guān)于波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況，下

5、列描述中正確的是()圖1A此時(shí)能明顯觀(guān)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(guān)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(guān)察到衍射現(xiàn)象6已知空氣中的聲速為340 m/s，現(xiàn)有幾種聲波：(1)周期為1/20 s；(2)頻率為30 Hz；(3)波長(zhǎng)為10 m，它們傳播時(shí)若遇到寬度均為9.5 m的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的是()A(1)和(2) B(2)和(3)C(1)和(3) D都可以二、對(duì)干涉圖樣的理解技巧7圖2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(xiàn)表示某時(shí)刻的波峰，虛線(xiàn)表示的是波谷，下列說(shuō)法正確的是()圖2Aa、c

6、兩點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，b、d兩點(diǎn)的振動(dòng)減弱Be、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8當(dāng)兩列同頻率的水波發(fā)生干涉現(xiàn)象時(shí)，若兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，則()質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)始終加強(qiáng)質(zhì)點(diǎn)P的頻率最大質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大質(zhì)點(diǎn)P的位移有時(shí)可能為零A BC D參考答案課前預(yù)習(xí)練1繞過(guò)特有 一切波2相差不多比波長(zhǎng)更小3運(yùn)動(dòng)特征保持不變矢量和4振幅加大振幅減小相同保持不變特有5D衍射現(xiàn)象是波在傳播過(guò)程中所特有的特征，沒(méi)有條件，故一切波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象，只是有的明顯，有的不明顯，故D正確6B7C兩列波相遇

7、時(shí)一定疊加，沒(méi)有條件，A錯(cuò)；振動(dòng)加強(qiáng)是指振幅增大，而不只是波峰與波峰相遇，B錯(cuò)；加強(qiáng)點(diǎn)的振幅增大，仍然在自己的平衡位置兩側(cè)振動(dòng)，故某時(shí)刻位移x可以是振幅范圍內(nèi)的任何值，C正確，D錯(cuò)誤課堂探究練1見(jiàn)解析解析(1)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，但很多情況下因波長(zhǎng)與障礙物或孔、縫的寬度相比較小，衍射現(xiàn)象極不明顯，所以看不清或看不到衍射現(xiàn)象(2)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象(3)不是波發(fā)生衍射現(xiàn)象沒(méi)有條件，孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長(zhǎng)的關(guān)系只是決定波能否發(fā)生明顯衍射的條件點(diǎn)評(píng)波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象，有明顯和不明顯的區(qū)別孔、縫的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)更小，是發(fā)生明顯衍射的條件2

8、BD衍射是一切波特有的現(xiàn)象，所以選項(xiàng)A、C錯(cuò)；發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀(guān)察到明顯的衍射現(xiàn)象，所以選項(xiàng)B是正確的；聲波的波長(zhǎng)在1.7 cm到17 m之間，一般常見(jiàn)的障礙物或孔的大小可與之相比，由于聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以聲波容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，所以選項(xiàng)D也是正確的點(diǎn)評(píng)知道衍射是一切波特有的現(xiàn)象，及發(fā)生明顯衍射的條件3C干涉是波的特有現(xiàn)象，只要波的頻率相同，兩個(gè)波源的相位差保持不變，就會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象點(diǎn)評(píng)產(chǎn)生干涉的兩個(gè)條件：頻率相等；波源的相位差保持不變4AD干涉產(chǎn)生的必要條件是波的頻率相等、波源的相位差恒定，兩波源的振動(dòng)不一定同步，故

9、A正確，B錯(cuò)誤產(chǎn)生干涉現(xiàn)象時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與振動(dòng)減弱區(qū)互相間隔且不會(huì)變化，故C錯(cuò)誤，D正確點(diǎn)評(píng)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與振動(dòng)減弱區(qū)互相間隔，且加強(qiáng)區(qū)總是加強(qiáng)，減弱區(qū)總是減弱，不會(huì)發(fā)生變化5ABC本題主要考查發(fā)生明顯衍射的條件觀(guān)察圖可知道孔的尺寸與波長(zhǎng)差不多，能明顯觀(guān)察到波的衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)A對(duì)；因波的傳播速度不變，頻率不變，故波長(zhǎng)不變，即擋板前后波紋間距應(yīng)相等，故選項(xiàng)B對(duì)；若f增大，由eq f(v,f)，知變小，衍射現(xiàn)象變得不明顯了，故選項(xiàng)D錯(cuò)；若將孔AB擴(kuò)大，且孔的尺寸遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)，則可能觀(guān)察不到衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)C對(duì)方法總結(jié)本題考查的是一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)要求對(duì)波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，以及波長(zhǎng)、頻率

10、、波速之間的關(guān)系有正確的認(rèn)識(shí)因此對(duì)重要的演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，都必須有深入的理解在觀(guān)察水波衍射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，若打擊水面的振子使振動(dòng)頻率增大，觀(guān)察到的衍射現(xiàn)象有什么變化？(提示：v/f，f增大，減小，則衍射現(xiàn)象變得不明顯)6D(1)Teq f(1,20) s，由veq f(,T)得vt，則117 m，(2)2eq f(v,f2)11.3 m，(3)310 m，而障礙物寬度d9.5 m，比三種波的波長(zhǎng)都小，所以D正確方法總結(jié)判斷能否發(fā)生明顯衍射的方法是比較波長(zhǎng)與障礙物的尺寸的大小關(guān)系7AD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

11、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位于加強(qiáng)點(diǎn)的連線(xiàn)上，仍為加強(qiáng)點(diǎn)，f位于減弱點(diǎn)的連線(xiàn)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，不會(huì)隨時(shí)間變化，C錯(cuò)誤因形成干涉圖樣的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)不停地做周期性振動(dòng)，經(jīng)半個(gè)周期步調(diào)相反，D正確8D由于兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，P點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，且振動(dòng)始終加強(qiáng)，正確；兩列波發(fā)生干涉，它們的周期和頻率不會(huì)發(fā)生改變，各個(gè)點(diǎn)頻率仍然是相同的，錯(cuò)誤；振動(dòng)加強(qiáng)并不意味著其位移始終是最大，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅最大，但位移總在變化，有時(shí)可能為零，錯(cuò)誤，正確故選項(xiàng)D正確方法總結(jié)兩個(gè)頻率相同的同種波源形成的干涉圖