人教版高中物理選修3-4波的衍射和干涉課件

物理選修3-4·人教版新課標(biāo)導(dǎo)學(xué)物理選修3-4·人教版新課標(biāo)導(dǎo)學(xué)第十二章機械波第四節(jié)波的衍射和干涉第十二章機械波第四節(jié)波的衍射和干涉學(xué)習(xí)目標(biāo)※知道波的衍射現(xiàn)象及衍射條件※知道衍射是波特有的現(xiàn)象※知道兩列波疊加的位移規(guī)律※理解波的干涉現(xiàn)象及產(chǎn)生干涉的條件※知道波的干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象學(xué)習(xí)目標(biāo)※知道波的衍射現(xiàn)象及衍射條件※知道衍射是波特有知識導(dǎo)圖知識導(dǎo)圖1課前預(yù)習(xí)2課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升4課堂達(dá)標(biāo)5課時作業(yè)1課前預(yù)習(xí)2課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升4課堂達(dá)標(biāo)5課時作業(yè)課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)1．定義波可以繞過________繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。2．實驗及現(xiàn)象(1)實驗裝置：在水槽里放兩塊擋板，中間留一個______。(2)現(xiàn)象：①狹縫寬度比波長大得多時：波的傳播如同光沿______傳播一樣，擋板后面產(chǎn)生“________”。②狹縫寬度與波長相差不多或狹縫寬度比波長更小時：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__________，或者比波長______時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。知識點1波的衍射障礙物狹縫直線陰影區(qū)繞到相差不多更小1．定義知識點1波的衍射障礙物狹縫直線陰1．波的獨立傳播特性兩列波相遇后，每列波仍象相遇前一樣，保持各自____________，繼續(xù)向前傳播。(如圖所示)知識點2波的疊加原來的波形1．波的獨立傳播特性知識點2波的疊加原來的波形2．波的疊加原理在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點同時參與__________，其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的________，當(dāng)兩列波振動方向在同一直線上時，這兩個位移的矢量和在選定正方向后可簡化為________。兩個振動矢量和代數(shù)和兩個振動矢量和代數(shù)和1．干涉現(xiàn)象頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的__________，使某些區(qū)域的__________，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域__________，這種現(xiàn)象叫波的干涉，形成的圖樣叫波的干涉圖樣。2．兩列波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件①兩列波的______必須相同。②兩個波源的________必須保持不變。3．波的干涉和衍射都是波所特有的現(xiàn)象一切波都能夠發(fā)生______和______現(xiàn)象；反之能夠發(fā)生______和______現(xiàn)象的，一定是波。知識點3波的干涉振動加強振動減弱互相間隔頻率相位差干涉衍射干涉衍射1．干涉現(xiàn)象知識點3波的干涉振動加強振動減弱互『判一判』(1)“隔墻有耳”指的是聲波的衍射現(xiàn)象。(

)(2)敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉(zhuǎn)動音叉，聽到聲音忽強忽弱是聲波的干涉現(xiàn)象。(

)(3)只有頻率相同的兩列波才可以疊加。(

)(4)在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點的位移都等于原來位移的2倍。(

)(5)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象。(

)(6)產(chǎn)生干涉的一個必要條件是，兩列波的頻率必須相同。(

)預(yù)習(xí)反饋√√××√√『判一判』預(yù)習(xí)反饋√√××√√解析：蟋蟀是依靠一雙翅膀的振動發(fā)聲，兩翅膀的振動頻率、振幅相同，形成相干波源，在周圍出現(xiàn)振動加強與減弱的區(qū)域。B解析：蟋蟀是依靠一雙翅膀的振動發(fā)聲，兩翅膀的振動頻率、振幅相答案：聲波在空氣中的波長較長，可以跟一般障礙物的尺寸相比擬，很容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，繞過障礙物傳入人耳。而光波由于波長很短，障礙物或孔的尺寸遠(yuǎn)大于光的波長，不能繞過障礙物發(fā)生衍射，所以只能聽到聲音而看不到說話的人。答案：聲波在空氣中的波長較長，可以跟一般障礙物的尺寸相比擬，課內(nèi)探究課內(nèi)探究提示：這是聲波的衍射現(xiàn)象。聲波在傳播過程中遇到障礙物時，可以繞過障礙物繼續(xù)傳播。探究一對波的衍射現(xiàn)象的理解提示：這是聲波的衍射現(xiàn)象。聲波在傳播過程中遇到障礙物時，可以1．生活中常見的波的衍射現(xiàn)象(1)聲波：聲波的波長在1.7cm～17m之間，與一般障礙物的尺寸相比差不多，或比其大，故聲波的衍射現(xiàn)象極為明顯。(2)水波：水面上傳播的波能夠越過水面上的蘆葦、小石塊等障礙物，都是典型的水波的衍射現(xiàn)象。(3)無線電波：在房間中可以接收到收音機和電視信號，是電磁波的衍射現(xiàn)象。1．生活中常見的波的衍射現(xiàn)象2．對明顯衍射發(fā)生條件的理解(1)波的衍射是波在傳播過程中所具有的特征之一，衍射是否明顯，通常的衡量就是孔或縫的寬度d與波長λ的比值，比值越小，衍射現(xiàn)象相對越明顯。2．對明顯衍射發(fā)生條件的理解(2)孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長的關(guān)系僅是衍射能否明顯發(fā)生的條件，波的衍射沒有條件。(3)明顯衍射發(fā)生時，并不一定能清楚地感受到，如當(dāng)孔遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水波波長時，衍射應(yīng)當(dāng)非常明顯，但因孔很小，單位時間內(nèi)通過的能量很小，又分布到很大的區(qū)域上，水波非常弱，將看不清楚。特別提醒：(1)衍射是波所特有的現(xiàn)象，一切波都會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，只有明顯和不明顯的差異。(2)凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的就是波。(2)孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長的關(guān)系僅是衍射能否明顯人教版高中物理選修3-4波的衍射和干涉課件解題指導(dǎo)：波能發(fā)生明顯衍射的條件是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。在同種介質(zhì)中，波速確定，當(dāng)改變波的頻率時，也改變了波長的大小。解析：波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸與波長相差不多，或者比波長更小，所以要使P點振動起來，有兩種方法：一是減小孔的尺寸；二是增大波的波長。由v＝λf可知，水波的波速一定，減小波源的頻率可以增大水波的波長。故使擋板左邊的振動傳到P處可以采用的方法是N板上移，或減小波源振動的頻率。答案：N板上移或減小波源振動頻率。解題指導(dǎo)：波能發(fā)生明顯衍射的條件是孔的寬度或障礙物的尺寸跟波解析：波在傳播過程中偏離直線傳播繞過障礙物的現(xiàn)象稱為波的衍射。C與衍射現(xiàn)象相符。C解析：波在傳播過程中偏離直線傳播繞過障礙物的現(xiàn)象稱為波的衍射提示：聲音忽強忽弱，因為聲波發(fā)生了干涉現(xiàn)象。探究二對波的疊加與波的干涉現(xiàn)象的理解提示：聲音忽強忽弱，因為聲波發(fā)生了干涉現(xiàn)象。探究二對波的疊1．波的獨立傳播幾列波相遇時能夠保持各自的運動特征，繼續(xù)傳播。即各自的波長、頻率等保持不變。2．波的疊加波的疊加原理是波具有獨立傳播性的必然結(jié)果，由于總位移是兩個位移的矢量和，所以疊加區(qū)域的質(zhì)點的位移可能增大，也可能減小。兩列同相波的疊加，振動加強，振幅增大(如圖甲所示)。兩列反相波的疊加，振動減弱，振幅減小(如圖乙所示)。1．波的獨立傳播人教版高中物理選修3-4波的衍射和干涉課件3．干涉條件(1)波的疊加是無條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會疊加。(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、振動方向在同一直線上、相位差恒定。如果兩列波的頻率不相等，在同一種介質(zhì)中傳播時其波長就不相等，這樣不能形成穩(wěn)定的振動加強點和減弱點。因此我們就看不到穩(wěn)定的干涉圖樣，只能是一般的振動疊加現(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。3．干涉條件4．關(guān)于加強點(區(qū))和減弱點(區(qū))(1)加強點：在某些點兩列波引起的振動始終加強，質(zhì)點的振動最劇烈，振動的振幅等于兩列波的振幅之和，A＝A1＋A2。(2)減弱點：在某些點兩列波引起的振動始終相互削弱，質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若兩列波振幅相同，質(zhì)點振動的合振幅就等于零，水面保持平靜。4．關(guān)于加強點(區(qū))和減弱點(區(qū))5．干涉圖樣及其特征(1)干涉圖樣：如圖所示(2)特征：①加強區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變。②加強區(qū)始終加強，減弱區(qū)始終減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化)。③加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔。5．干涉圖樣及其特征特別提醒：(1)振動加強的點的振動總是加強，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，有的時刻位移也為零。只是振幅為兩列波振幅之和，顯得振動劇烈。(2)振動減弱點的振動始終減弱，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，則振動減弱點將會總是處于靜止。特別提醒：(1)振動加強的點的振動總是加強，但并不是始終處于BCBC解題指導(dǎo)：除了波峰與波峰相遇，波谷與波谷相遇是振動加強點，同樣只要在振動加強區(qū)域的點都是振動加強點，對于振動減弱點也一樣，振動加強點(或振動減弱點)在任何時刻振動都是加強(或減弱)。解析：該時刻a質(zhì)點振動最弱，b、c質(zhì)點振動最強，這不難理解。但是d既不是波峰和波峰疊加，又不是波谷和波谷疊加，如何判定其振動強弱？這就要用到充要條件：“到兩波源的路程之差是波長的整數(shù)倍”時振動最強，從圖中可以看出，d是S1、S2連線的中垂線上的一點，到S1、S2的距離相等，所以必然為振動最強點。人教版高中物理選修3-4波的衍射和干涉課件CC解析：根據(jù)干涉特點知，兩相干波源的距離差為波長的整數(shù)倍時，此點為振動增強點，而消除噪聲不能加強，故A、B錯誤；距離差為半波長的奇數(shù)倍時，此點為振動減弱點，本題為消除噪音，要減弱振動，所以C正確D錯誤。人教版高中物理選修3-4波的衍射和干涉課件素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升干涉與衍射的研究對象不同，從形式上看，衍射是波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，而波的干涉是兩列波的疊加；干涉圖樣與衍射圖樣不同，干涉圖樣中有間隔均勻的加強、減弱區(qū)，而衍射圖樣相當(dāng)于從衍射孔處有一個新的波源。波的衍射與干涉現(xiàn)象的比較干涉與衍射的研究對象不同，從形式上看，衍射是波繞過障礙物繼續(xù)解析：圖(a)中可以看出只有一條狹縫是一列波的傳播，水波發(fā)生明顯的衍射；圖(b)中有兩個振源，是兩列波的傳播，在重疊區(qū)域，有些區(qū)域振動加強，有些區(qū)域振動減弱，是干涉現(xiàn)象，故選項D正確。D解析：圖(a)中可以看出只有一條狹縫是一列波的傳播，水波發(fā)生物理選修3-4·人教版新課標(biāo)導(dǎo)學(xué)物理選修3-4·人教版新課標(biāo)導(dǎo)學(xué)第十二章機械波第四節(jié)波的衍射和干涉第十二章機械波第四節(jié)波的衍射和干涉學(xué)習(xí)目標(biāo)※知道波的衍射現(xiàn)象及衍射條件※知道衍射是波特有的現(xiàn)象※知道兩列波疊加的位移規(guī)律※理解波的干涉現(xiàn)象及產(chǎn)生干涉的條件※知道波的干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象學(xué)習(xí)目標(biāo)※知道波的衍射現(xiàn)象及衍射條件※知道衍射是波特有知識導(dǎo)圖知識導(dǎo)圖1課前預(yù)習(xí)2課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升4課堂達(dá)標(biāo)5課時作業(yè)1課前預(yù)習(xí)2課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升4課堂達(dá)標(biāo)5課時作業(yè)課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)1．定義波可以繞過________繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。2．實驗及現(xiàn)象(1)實驗裝置：在水槽里放兩塊擋板，中間留一個______。(2)現(xiàn)象：①狹縫寬度比波長大得多時：波的傳播如同光沿______傳播一樣，擋板后面產(chǎn)生“________”。②狹縫寬度與波長相差不多或狹縫寬度比波長更小時：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__________，或者比波長______時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。知識點1波的衍射障礙物狹縫直線陰影區(qū)繞到相差不多更小1．定義知識點1波的衍射障礙物狹縫直線陰1．波的獨立傳播特性兩列波相遇后，每列波仍象相遇前一樣，保持各自____________，繼續(xù)向前傳播。(如圖所示)知識點2波的疊加原來的波形1．波的獨立傳播特性知識點2波的疊加原來的波形2．波的疊加原理在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點同時參與__________，其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的________，當(dāng)兩列波振動方向在同一直線上時，這兩個位移的矢量和在選定正方向后可簡化為________。兩個振動矢量和代數(shù)和兩個振動矢量和代數(shù)和1．干涉現(xiàn)象頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的__________，使某些區(qū)域的__________，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域__________，這種現(xiàn)象叫波的干涉，形成的圖樣叫波的干涉圖樣。2．兩列波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件①兩列波的______必須相同。②兩個波源的________必須保持不變。3．波的干涉和衍射都是波所特有的現(xiàn)象一切波都能夠發(fā)生______和______現(xiàn)象；反之能夠發(fā)生______和______現(xiàn)象的，一定是波。知識點3波的干涉振動加強振動減弱互相間隔頻率相位差干涉衍射干涉衍射1．干涉現(xiàn)象知識點3波的干涉振動加強振動減弱互『判一判』(1)“隔墻有耳”指的是聲波的衍射現(xiàn)象。(

)(2)敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉(zhuǎn)動音叉，聽到聲音忽強忽弱是聲波的干涉現(xiàn)象。(

)(3)只有頻率相同的兩列波才可以疊加。(

)(4)在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點的位移都等于原來位移的2倍。(

)(5)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象。(

)(6)產(chǎn)生干涉的一個必要條件是，兩列波的頻率必須相同。(

)預(yù)習(xí)反饋√√××√√『判一判』預(yù)習(xí)反饋√√××√√解析：蟋蟀是依靠一雙翅膀的振動發(fā)聲，兩翅膀的振動頻率、振幅相同，形成相干波源，在周圍出現(xiàn)振動加強與減弱的區(qū)域。B解析：蟋蟀是依靠一雙翅膀的振動發(fā)聲，兩翅膀的振動頻率、振幅相答案：聲波在空氣中的波長較長，可以跟一般障礙物的尺寸相比擬，很容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，繞過障礙物傳入人耳。而光波由于波長很短，障礙物或孔的尺寸遠(yuǎn)大于光的波長，不能繞過障礙物發(fā)生衍射，所以只能聽到聲音而看不到說話的人。答案：聲波在空氣中的波長較長，可以跟一般障礙物的尺寸相比擬，課內(nèi)探究課內(nèi)探究提示：這是聲波的衍射現(xiàn)象。聲波在傳播過程中遇到障礙物時，可以繞過障礙物繼續(xù)傳播。探究一對波的衍射現(xiàn)象的理解提示：這是聲波的衍射現(xiàn)象。聲波在傳播過程中遇到障礙物時，可以1．生活中常見的波的衍射現(xiàn)象(1)聲波：聲波的波長在1.7cm～17m之間，與一般障礙物的尺寸相比差不多，或比其大，故聲波的衍射現(xiàn)象極為明顯。(2)水波：水面上傳播的波能夠越過水面上的蘆葦、小石塊等障礙物，都是典型的水波的衍射現(xiàn)象。(3)無線電波：在房間中可以接收到收音機和電視信號，是電磁波的衍射現(xiàn)象。1．生活中常見的波的衍射現(xiàn)象2．對明顯衍射發(fā)生條件的理解(1)波的衍射是波在傳播過程中所具有的特征之一，衍射是否明顯，通常的衡量就是孔或縫的寬度d與波長λ的比值，比值越小，衍射現(xiàn)象相對越明顯。2．對明顯衍射發(fā)生條件的理解(2)孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長的關(guān)系僅是衍射能否明顯發(fā)生的條件，波的衍射沒有條件。(3)明顯衍射發(fā)生時，并不一定能清楚地感受到，如當(dāng)孔遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水波波長時，衍射應(yīng)當(dāng)非常明顯，但因孔很小，單位時間內(nèi)通過的能量很小，又分布到很大的區(qū)域上，水波非常弱，將看不清楚。特別提醒：(1)衍射是波所特有的現(xiàn)象，一切波都會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，只有明顯和不明顯的差異。(2)凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的就是波。(2)孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長的關(guān)系僅是衍射能否明顯人教版高中物理選修3-4波的衍射和干涉課件解題指導(dǎo)：波能發(fā)生明顯衍射的條件是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。在同種介質(zhì)中，波速確定，當(dāng)改變波的頻率時，也改變了波長的大小。解析：波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸與波長相差不多，或者比波長更小，所以要使P點振動起來，有兩種方法：一是減小孔的尺寸；二是增大波的波長。由v＝λf可知，水波的波速一定，減小波源的頻率可以增大水波的波長。故使擋板左邊的振動傳到P處可以采用的方法是N板上移，或減小波源振動的頻率。答案：N板上移或減小波源振動頻率。解題指導(dǎo)：波能發(fā)生明顯衍射的條件是孔的寬度或障礙物的尺寸跟波解析：波在傳播過程中偏離直線傳播繞過障礙物的現(xiàn)象稱為波的衍射。C與衍射現(xiàn)象相符。C解析：波在傳播過程中偏離直線傳播繞過障礙物的現(xiàn)象稱為波的衍射提示：聲音忽強忽弱，因為聲波發(fā)生了干涉現(xiàn)象。探究二對波的疊加與波的干涉現(xiàn)象的理解提示：聲音忽強忽弱，因為聲波發(fā)生了干涉現(xiàn)象。探究二對波的疊1．波的獨立傳播幾列波相遇時能夠保持各自的運動特征，繼續(xù)傳播。即各自的波長、頻率等保持不變。2．波的疊加波的疊加原理是波具有獨立傳播性的必然結(jié)果，由于總位移是兩個位移的矢量和，所以疊加區(qū)域的質(zhì)點的位移可能增大，也可能減小。兩列同相波的疊加，振動加強，振幅增大(如圖甲所示)。兩列反相波的疊加，振動減弱，振幅減小(如圖乙所示)。1．波的獨立傳播人教版高中物理選修3-4波的衍射和干涉課件3．干涉條件(1)波的疊加是無條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會疊加。(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、振動方向在同一直線上、相位差恒定。如果兩列波的頻率不相等，在同一種介質(zhì)中傳播時其波長就不相等，這樣不能形成穩(wěn)定的振動加強點和減弱點。因此我們就看不到穩(wěn)定的干涉圖樣，只能是一般的振動疊加現(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。3．干涉條件4．關(guān)于加強點(區(qū))和減弱點(區(qū))(1)加強點：在某些點兩列波引起的振動始終加強，質(zhì)點的振動最劇烈，振動的振幅等于兩列波的振幅之和，A＝A1＋A2。(2)減弱點：在某些點兩列波引起的振動始終相互削弱，質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若兩列波振幅相同，質(zhì)點振動的合振幅就等于零，水面保持平靜。4．關(guān)于加強點(區(qū))和減弱點(區(qū))5．干涉圖樣及其特征(1)干涉圖樣：如圖所示(2)特征：①加強區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變。②加強區(qū)始終加強，減弱區(qū)始終減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化)。③加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔。5．干涉圖樣及其特征特別提醒：(1)振動加強的點的振動總是