高中物理选修3-4 波的干涉和衍射
高中物理选修3-4 12.4波的衍射和干涉
绳波 线
水波 面
声波 空间
1）波的独立性原理：几列波在传播时，无论是否相遇，都将保持各自原有 特性（频率、波长、振幅、振动方向）不变，互不干扰地各自独立传播。
例如：
红绿光束空间交叉相遇 (红是红、绿是绿，…) 听乐队演奏 (仍可辨出不同乐器的音色、旋律) 空中无线电波很多 (仍能分别接收各个电台)
说明：1）一切波都能发生衍射 2）衍射是波特有的现象
2、发生明显衍射现象的条件 观察现象：
1）窄缝宽度跟波长相差不多时，有 明显的衍射现象 2）窄缝宽度比波长大得越多，衍射 现象越不明显 3）窄缝宽度跟波长相比非常大时， 水波将直线传播，观察不到衍射现象
只有缝、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
例3.在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子的频率是5HZ,水波在槽中的
传播速度为0.05m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径d应为( D )
A.10cm
B.5cm
C.d>1cm
D.d<1cm vT = v 0.01m
f
例4：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个
D
B A C
S1
S2
5、如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线
和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标
的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有
（ B）
A.该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动
C
最强， d质点振动既不是最强也不是最弱
B、该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点
孔，O为波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹
人教版高二物理选修3-4第十二章1波的衍射和干涉(20张)-PPT优秀课件
D．若S2不动，S1沿S1b连线向b运动，则b处质点仍然始终处于平衡位置
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四、振动加强点与振动减弱点的判断方法
五、波的特有现象
声波、水波、光波都能 发生干涉和衍射现象。
一切波都能发生干涉和衍射现象。 干涉和衍射是波特有的现象。
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作业
1.先复习今天所讲基础内容； 2.电子版作业的答案写在作业纸上并且拍照 上传照片到微信群； 3.预习第五节课本并做课后习题。
振动加强点和振动减弱点的理解：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。判断方法有以下两种：
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三、波的干涉
例3.如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图
AD 中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列正确的是（ ）
A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱 B．a点位移始终处于最大位置 C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换 D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，
A．两列波同时到达两波源的中点P B．两列波相遇后，P点波峰值可达A1+A2 C D．两列波相遇时，绳上波峰可达A1+A2的点只有一点，
高中物理 12.4 波的衍射和干涉 新人教版选修3-4
2.波的衍射的实质: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。
知识点一 对波的衍射现象的理解 探究导入: 光是一种波，如图为灯泡发光的情况。
(1)生活中见到的光的传播有何特点。 (2)满足什么条件才能使光发生衍射？ 提示:(1)沿直线传播。 (2)障碍物或孔的尺寸与光的波长相差不多。
【归纳总结】 1.波的衍射的条件: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。
【过关训练】 1.(2018·宜春高二检测)一列波在传播过程中遇到一 个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现 象更明显的措施是 ( )
A.增大障碍物尺寸，同时增大波的频率 B.缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率 C.增大障碍物尺寸，同时减小波的频率 D.缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率
【解析】选D。波在介质中传播时波速是由介质决定的， 与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速， 但由v=λf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大， 而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波 长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小 波的频率会使衍射现象更明显，D选项正确。故选D。
A.a点是振动加强点，c点是振动减弱点 B.a点与c点都是振动加强点，b点是振动减弱点 C.a点与c点此时刻是振动加强点，经过一段时间后变 成振动减弱点，而b点可能变成振动加强点 D.a、b、c点都是振动加强点
选修3-4波的干涉、衍射、多普勒效应
在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由 于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频 率发生了变化．
多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波， 电磁波和光波也会发生多普勒效应．
4、多普勒效应的应用
有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车 的运动方向和快慢.
有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞 行的炮弹是接近还是远去.
2.当火车进站鸣笛时，我们可听到的声
调___A_____
A．变高 B．不变高 C．越来越沉 D．不知声速和火车车速，不能判断
B
3.关于多普勒效应下列说法中正确的是 • A、只有声波才有多普勒效应 • B、光波也有多普勒效应 • C、只有机械波才有多普勒效应 • D、电磁波不能发生多普勒效应
4.下面哪些应用是利用了多普勒效应？ A、利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频
3.衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的 阴影区域中。
4.注意：一切波都能发生衍射，而要发生明显的衍射现 象须满足上述条件，当不满足上述条件时，衍射现象仍 存在，只不过是衍射现象不明显，不易被我们观察到.
5.说明：衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍 射．
二、波的叠加
1、波传播的独立性
几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征 （频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的 方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样互不干扰.
（宇2）宙临中床的上星应球用都多在普不勒停效地应运:动彩．色测多量普星勒球超上声某诊些断元系统 素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止
（时3）医发雷生光达向的测人频速体率仪内对发照射，频就率可已以知算的出超星声球波靠，近超或声远波离被我 （雷们达4检勒）血的称的，效查军频管 “速多应机事率中 彩度谱。动应变的 超．勒交车用化血 ”导通速(，流 ，E航度警-反可就仪3的向“射以能行雷望知后检进达楼道又查测中”被心血速的仪脏流预仪车器、的警也辆接大速机是发收脑度)利射脉，和．用频冲测 眼这这率多出 底种种已普反 血方多知勒射 管法普的波 的俗
物理选修3-4人教版 12.4波的衍射和干涉 (共27张PPT)
再好的种子，不播种下去，也结不出丰硕的果实。书到用时方恨少，事非经过不知难。竹笋虽然柔嫩，但它不怕重压，敢于奋斗、敢于冒尖。少壮不努力，老大徒伤 不息不向前走，不知路远；不努力学习，不明白真理。用习惯和智慧创造奇迹，用理想和信心换取动力天才在于积累，聪明在于勤奋。奋斗之路越曲折，心灵越纯洁 是要有信心。努力向上的开拓，才使弯曲的竹鞭化作了笔直的毛竹。不要让追求之舟停泊在幻想的港湾，而扬起奋斗的风帆，驶向现实生活的大海。习惯决定成绩， 惯是成功的保证。逆境是磨练人的最高学府。生命力顽强的种子，从不对瘠土唱诅咒的歌。一个能思考的人，才真是一个力量无边的人。耕耘者的汗水是哺育种子成 刻苦劳动的结果。勤奋加智慧是开启成功大门的钥匙。读书使人成为完善的人。宝剑不磨要生锈；人不学习要落后。必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身 是一份灵感加九十九汗水。只要不放弃努力和追求，小草也有点缀春天的价值。立身以立学为先，立学以读书为本。谦虚是学习的朋友，自满是学习的敌人。赶脚的 是自满。如果可恨的挫折使你尝到苦果，朋友，奋起必将让你尝到人生的欢乐。人的大脑和肢体一样，多用则灵，不用则废。一帆风顺，并不等于行驶的是一条平坦 足，过失多小也别忽略。没有风浪，便没有勇敢的弄潮儿；没有荆棘，也没有不屈的开拓者。如果缺少破土面出并与风雪拚搏的勇气，种子的前途并不比落叶美妙一 志读尽人间书。好习惯成就一生，坏习惯毁人前程。攻城不怕坚，读书莫为难，科学有险阻，苦战能过关。天才就是无止境刻苦勤奋的能力。、聪明出于勤奋，天才 以征服世界上任何一座高峰！茂盛的禾苗需要水分；成长的少年需要学习。立志宜思真品格，读书须尽苦功夫。不要嘲笑铁树。为了开一次花，它付出了比别的树种 荒于嬉；行成于思，毁于随。我们要有恒心，尤其要有自信心。不去耕耘，不去播种，再肥的沃土也长不出庄稼，不去奋斗，不去创造，再美的青春也结不出硕果。 无知。骄傲是失败的开头，自满是智慧的尽头。过于欣赏自己，就发现不了别人的优点；过于赞赏别人的优点，就会看不见自己的长处。做人可以不高尚，但不能无 不能卑鄙；头脑可以不聪明，但不能糊涂；生活可以不乐观，但不能厌世；交友可以不慷慨，但不能损人。用知识的浪花去推动思考的风帆，用智慧的火星去点燃思 去创造美好的生活，用科学的力量去强劲腾飞的翅膀！每一个人都拥有生命，却并非每个人都能读懂生命；每一个人都拥有头脑，却并非每一个人都能善用头脑。只 人，才算得上真正拥有你可以不高尚，但不能无耻；你可以不伟大，但不能卑鄙；你可以不聪明，但不能糊涂；你可以不博学，但不能无知；你可以不交友，但不能 不能厌世；你可以不慷慨，但不能损人；你可以不追求，但不能嫉妒；你可以不进取，但不能倒退。健康的才是美丽的，合适的才是最好的，常新的才是迷人的，平 才是长久的，真实的才是永恒的。有一个清醒的头脑比有一个聪明的头脑更重要；有一种良好的习惯比有一种熟练的技巧更实用；有一股青春活力比有一副健全的臂 胆识比有一门知识更强劲。有了成绩要马上忘掉，这样才不会自寻烦恼；有了错误要时刻记住，这样才不会重蹈覆辙；有了机遇要马上抓住，这样才不会失去机会； 样才能迎刃而解。你可以用投机的方式赚到财富，却无法从财富中获得满足；你可以用欺骗的方法获得女友，却无法从女友心中获得爱情；你可以用作弊的手段获取 得知识；你可以用金钱买到荣誉，却无法从百姓口中获得名声。人可以不美丽，但要健康；人可以不伟大，但要快乐；人可以不完美，但要追求。有的人不管年纪多 不管是荣是辱，却波澜不惊；有的人不管是富是贫，却朴实为人；有的人不管受讥遭讽，却依然阔步前行；有的人不管自己位有多卑，却永远惦念着祖国母亲！感动 个眼神可能让你忆念一世；一次资助可能让你感动一生；一句祝福可能让你温馨一世；一点宽容可能让你感激终生。、最美的不一定是最可爱的，最可爱的才是最美 适的；最合适的才是最好的；最高大的不一定是最受尊敬的，最受尊敬的才是最高大的；最优美的不一定是最动听的，最动听的才是最优美的。如果你盼望明天，那 希望辉煌，那么你须脚不停步。宠爱的出发点是爱，落脚点却是恨；嫉妒的出发点是进，落脚点却是退；梦幻的出发点是绚（烂），落脚点却是空；贪婪的出发点是 造世界，得先改造自己；要成就事业，得先劳苦自身；要胜利登顶，得先奋力攀登生活加减法：知识要递增，烦恼要递减；友情要递增，怨恨要递减；善心要递增， 失信要递减；肚量要递增，妒量要递减。脚步要递增，烟酒要递减。如果你想快点成名，那么就得慢点睡觉；如果你想快点长智，那么就得慢点骄傲。如果你想慢点 习；如果你想慢点淘汰，那么就得快点迈步虽然我们不能决定自己生命的长度，但可以拓宽它的宽度；虽然我们不能改变容貌，但可以展现笑容；虽然我们不能控制 虽然我们不能预知明天，但可以把握今天；虽然你不能样样顺利，但你可以事事尽力。只有使自己自卑的心灵自信起来，弯曲的身躯才能挺直；只有使自己懦弱的体 才能迈开；只有使自己狭隘的心胸开阔起来，短视的眼光才能放远；只有使自己愚昧的头脑聪明起来，愚昧的幻想才能抛弃！我们缺少的不是机遇，而是对机�
人教版选修3-4第十二章 12.4《波的衍射和干涉》
3. 振动加强点是指振幅较大的点，不是位移始终 最大。
4. 干涉图样中，不只有振动加强的质点和振动减 弱的质点。
(三) 产生干涉的必要条件：
两波源的频率相同。相差恒定。
(四) 加强点和减弱点的分布规律 1. 若两波源振动情况完全相同： 2. 若两波源振动情况完全相反：
障碍物较大时对波有影响，较小时对波没有影响， 即障碍物比较小时能发生明显衍射。
[实验二] 在狭缝宽度一定的情况下，波长对衍射 实验的影响。
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发生明显衍射现象的条件： 障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长相差不多。
[说明]： ①障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生
的条件，仅是衍射现象是否明显的条件。一般情况下，波 长较大的波容易产生显著的衍射现象。
②波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛 是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波（称子波）在 孔后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。
③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。
一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。
②波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛 是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波（称子波）在 孔后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。
③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。
一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 声波波长1.7cm-17m 光波波长0.4-0.7μm
说一说：为什么用超声波定位？
二、波的叠加
波的叠加3.swf
1. 波传播的独立性
人教版高中物理选修3-4 第十二章 4 波的衍射和干涉
4波的衍射和干涉[学习目标] 1.理解什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件.2.理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果.3.知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动加强点、减弱点的振动情况．一、波的衍射[导学探究]如图1所示是一个可观察水波衍射的水波发生槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的挡板形成的宽度可调节的小孔，观察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不同的挡板，观察水波的传播．思考下列问题：图1(1)水波遇到小孔时，会观察到什么现象？依次减小小孔尺寸，观察到的现象有什么变化？(2)当水波遇到较大的障碍物时，会观察到什么现象？当障碍物较小时，会观察到什么现象？答案(1) 水波遇到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达挡板后面的“阴影区”，小孔的尺寸减小时，水波到达“阴影区”的现象更加明显．(2)当水波遇到较大的障碍物时，将会返回，当障碍物较小时，波能继续向前传播.[知识梳理]对波的衍射现象的理解1．定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象．2．发生明显衍射现象的条件：只有缝、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．3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)一切波遇到障碍物都会发生衍射现象．(√)(2)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象．(×)(3)当小孔大小一定时，波的频率越大，衍射现象越明显．(×)(4)当障碍物大小一定时，波的频率越小，衍射现象越明显．(√)二、波的叠加[导学探究](1)两个同学分别抓住绳子的两端，各自抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传播的波，两列波相遇后是否还保持原来的运动状态继续传播？(2)当教室内乐队合奏时，我们听到的某种乐器的声音与这种乐器独奏时发出的声音是否相同？是否受到了其他乐器的影响？答案(1)两列波相遇后仍然保持原来各自的运动状态继续传播，并没有受到另一列波的影响．(2)相同，没有受到其他乐器的影响．[知识梳理]对波的叠加的理解1．波的独立传播特性：几列波相遇时各自的波长、频率等运动特征，不受其他波的影响．2．波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，介质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．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)相遇后振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强．(×)(2)相遇后两列波各自的波形和传播方向与相遇前完全相同．(√)(3)在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和．(√)(4)几个人在同一房间说话，相互都听得清楚说明波在相遇时互不干扰．(√)三、波的干涉[导学探究]如图2所示，与振动发生器相连的两个小球，在振动发生器的带动下上下振动，形成两个振动频率和振动步调相同的波源，在水面上形成两列步调、频率相同的波，两列波在水面上相遇时，能观察到什么现象？如果改变其中一个小球振动的快慢，还会形成这种现象吗？图2答案在水面上出现一条条从两个波源中间伸展开的相对平静的区域和剧烈振动的区域．改变其中一个小球振动的快慢，这种现象将消失．[知识梳理]对波的干涉的理解1．波的干涉：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，这种现象叫做波的干涉．2．干涉的条件：两列波的频率相同，振动方向在同一直线上，相位差恒定．3．加强点(区)和减弱点(区)：(1)加强点：质点振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2.(2)减弱点：质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零．4．干涉图样及其特征：(1)干涉图样：如图3所示．图3(2)特征①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).②振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅小)，但其位移随时间发生变化．③加强区与减弱区互相间隔且位置固定不变．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)任意两列波都能产生稳定干涉现象．(×)(2)发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同．(√)(3)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷．(×)(4)在振动加强的区域，有时质点的位移等于零．(√)(5)两列波叠加时，振动加强的位置和减弱的位置是不变的．(√)一、波的衍射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．例1(多选)如图4所示是观察水面波衍射的实验装置．AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是()图4A ．此时能观察到波明显的衍射现象B ．挡板前后波纹间距离相等C ．如果将孔AB 扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D ．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象答案 ABC解析 观察题图可知道孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故选项A 对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距应相等，故选项B 对；若将孔AB 扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故选项C 对；若f 增大，由λ＝v f，知λ变小，衍射现象变得不明显了，故选项D 错． 二、波的叠加两列波相互叠加的规律：两列波相互叠加时，叠加区质点的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和，而不是位移大小的代数和．例2 (多选)如图5所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是下列选项中的( )图5答案 BC解析 两列波的半个波形相遇时，B 正确．当两列波完全相遇时(即重叠在一起)，由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有质点的振动的位移加倍，C 正确．三、波的干涉振动加强点和振动减弱点的判断方法(1)振动加强点和振动减弱点的理解：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，位移可以为零；振幅减小的点为振动减弱点．(2)条件判断法：振动频率相同、振动情况相同的两列波叠加时，某点到两列波的路程差为Δx＝|x2－x1|＝kλ(k＝0,1,2…)时为振动加强点；当Δx＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2…)时为振动减弱点．若两波源振动步调相反，则上述结论相反．例3(多选)如图6所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时产生的干涉图样．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示波谷，下列说法正确的是()图6A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱B．e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰答案AD解析a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而b、d两点是波峰和波谷相遇的点，都是振动减弱的点，选项A正确．e点位于加强点的连线上，仍为加强点，f点位于减弱点的连线上，仍为减弱点，选项B错误．相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，选项C错误．因形成干涉图样的质点都在不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，选项D正确．例4波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2m，如图7所示．两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：图7(1)简谐横波的波长；(2)O、A间合振动振幅最小的点的位置．答案(1)1m(2)O、A间离O点的距离为0.25m、0.75m、1.25m、1.75m的点为合振动振幅最小的点解析(1)设波长为λ，频率为f，则v＝λf，代入已知数据，得λ＝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点的波程差为Δs ＝|x－(2－x)|,0≤x≤2.其中x、Δs以m为单位．合振动振幅最小的点的位置满足Δs ＝(k ＋12)λ，k 为整数． 解得：x ＝0.25 m 、0.75 m 、1.25 m 、1.75 m.1．一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，以下哪种情况一定能使衍射现象更明显( )A ．增大障碍物的尺寸，同时增大波的频率B ．增大障碍物的尺寸，同时减小波的频率C ．缩小障碍物的尺寸，同时增大波的频率D ．缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率答案 D解析 波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速．由v ＝λf 可知，当波速一定时，减小频率则波长增大．而发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率会使衍射现象更明显，D 选项正确．2．(多选)两列波在某区域相遇，下列说法中正确的是( )A ．两列波相遇时能够保持各自的状态互不干扰B ．由于这两列波相遇时叠加，当它们分开时波的频率、振幅都会发生变化C ．这两列波叠加以后一定会产生干涉图样D ．两列波重叠的区域里，任何一点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和 答案 AD3.(多选)如图8所示表示两列同频率相干水波在t ＝0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm ，波速为2m/s ，波长为0.4m ，E 点是BD 连线和AC 连线的交点，下列说法正确的是( )图8A ．A 、C 两点是振动减弱点B ．E 点是振动加强点C ．B 、D 两点在该时刻的竖直高度差为4cmD ．t ＝0.05s ，E 点离开平衡位置2cm答案AB解析A点和C点为波峰和波谷相遇点，为减弱点，选项A正确．E点为平衡位置与平衡位置相遇点且振动一致，所以为振动加强点，选项B正确．D点为波峰与波峰相遇点，B点为波谷与波谷相遇点，为振动加强点，振幅为4 cm，所以此时刻竖直高度差为8 cm，选项C错误．两列波的周期T＝λv＝0.2 s，所以t＝0.05 s时，即经过了四分之一周期，E点离平衡位置的位移大小为4 cm，选项D错误．一、选择题1．关于波的衍射现象，下列说法中正确的是()A．某些波在一定条件下才有衍射现象B．不是所有的波在任何情况下都有衍射现象C．一切波在一定条件下才有衍射现象D．一切波在任何情况下都有衍射现象答案 D解析衍射现象是波在传播过程中所特有的特征，没有条件，故一切波在任何情况下都有衍射现象，只是有的明显，有的不明显，故D正确．2.如图1所示，图中O点是水面上一波源，实线、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1A．整个区域B．阴影Ⅰ以外区域C．阴影Ⅱ以外区域D．上述选项均不对答案 B解析从题图中可以看出挡板A比水波波长大的多，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．3．关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是()A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C．两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零D．两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大答案 C解析两列波相遇时一定叠加，没有条件，A错；振动加强是指振幅增大，而不只是波峰与波峰相遇，B错；加强点的振幅增大，质点仍然在自己的平衡位置两侧振动，故某时刻的位移可以是振幅范围内的任何值，C正确，D错误．4．已知S1、S2为水波槽中的两个波源，它们在同一水槽中分别激起两列水波，已知两列波的波长λ1＜λ2，某时刻在P点为两列波的波峰与波峰相遇，则以下叙述正确的是() A．P点有时在波峰，有时在波谷，振动始终加强B．P点始终在波峰C．P点的振动不遵守波的叠加原理，P点的运动也不始终加强D．P点的振动遵守波的叠加原理，但并不始终加强答案 D解析两波源产生的波都在水中传播，故波速v相等，而两列波的波长λ1＜λ2，根据v＝λf 可知，两列波的频率不同，所以两列波不能产生干涉现象，不能形成稳定的干涉图样，A错误；任意两列波都可以叠加，故C错误，D正确；P点在其平衡位置附近振动，B错误．5.小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视图如图2所示，小河水面平静．现在S处以某一频率拍打水面，要使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是()图2A．提高拍打水面的频率B．降低拍打水面的频率C．无论怎样拍打，A都不会振动起来D．无需拍打，A也会振动起来答案 B解析使形成的水波能带动树叶A振动起来，必须使水面形成的水波波长足够长，衍射现象明显，可以采用的方法是降低拍打水面的频率，选项B正确．6.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流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来消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3所示，波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，当声波到达a 处时，分成两束相干波，它们分别通过r 1和r 2的路程，再在b 处相遇，即可达到消弱噪声的目的．若Δr ＝|r 2－r 1|，则Δr 等于( )图3A ．波长λ的整数倍B ．波长λ的奇数倍C ．半波长λ2的奇数倍 D ．半波长λ2的偶数倍 答案 C7．如图4所示，水面上有A 、B 两个振动情况完全相同的振源，在AB 连线的中垂线上有a 、b 、c 三个质点，已知某时刻，a 点是两列波的波峰的相遇点，c 点是与a 点相邻的两列波的波谷相遇点，b 为ac 的中点，则以下说法正确的是( )图4A ．a 点是振动加强点，c 点是振动减弱点B ．a 点与c 点都是振动加强点，b 点是振动减弱点C ．a 点与c 点此时刻是振动加强点，经过一段时间后变成振动减弱点，而b 点可能变成振动加强点D ．a 、b 、c 都是振动加强点答案 D解析 在AB 的垂直平分线上的点到A 、B 的路程差都等于0，因此都是振动加强的点，故本题选D.8．(多选)如图5所示，S 1、S 2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S 1、S 2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处)，P 是振动减弱区域中的一点，从图中可看出( )图5A ．P 点到两波源的距离差等于2λB ．P 点始终不振动C ．P 点此时刻振动最弱，过半个周期后，振动变为最强D ．当一列波的波峰传到P 点时，另一列波的波谷也一定传到P 点答案 BD解析 振动减弱点到两波源距离差等于半波长的奇数倍，A 错；两波源振动情况相同，故P 点振幅为零，B 对，C 错；在P 点合位移为零，故其中一列波的波峰传播到P 点时，另一列波的波谷也传播到P 点，D 对．二、非选择题9．两列简谐横波均沿x 轴传播，传播速度的大小相等．其中一列沿x 轴正方向传播(如图6中实线所示)，另一列沿x 轴负方向传播(如图中虚线所示)．这两列波的频率相等，振动方向均沿y 轴方向．则图中x ＝1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x ＝________m 处的点，振幅最小的是x ＝________m 处的点．图6答案 4、8 2、610．甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24m ．有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰．求：(1)此水波的波长为多少？波速为多少？(2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？(3)若该波经过一跨度为30m 的桥洞，桥墩直径为3m ，桥墩处能否看到明显衍射现象？(4)若该桥下为一3m 宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射现象？答案 (1)4811m 1611m/s (2)会 (3)能 (4)能 解析 (1)由题意知：周期T ＝6020 s ＝3 s ．设波长为λ，则5λ＋λ2＝24 m ，λ＝4811 m ．由v ＝λT 得，v ＝4811×3m/s ＝1611 m/s.(2)由于λ＝4811 m ，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象．(3)、(4)由于λ＝4811m>3 m ，所以此波无论是通过直径为3 m 的桥墩，还是通过宽为3 m 的涵洞，都能发生明显的衍射现象．。
高二物理选修3-4 波的衍射与干涉
高二物理选修3-4 波的衍射与干涉【知识要点】一、基本知识频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，二、波的干涉图样的形成有两列频率相等，波长相等的波f 1=f 2，12λλ＝，在传播过程中相遇。
以实线表示波峰，虚线表示波谷，如图讨论两个振源O 1、O 2连线中垂线上的点。
例如P 1，这是某个时刻两列波叠加的情况，P 1点是波峰与波峰叠加，为振动加强点，振动方向向上。
再例如P 2点，它是波谷与波谷叠加，也为振动加强点，振动方向向下，振幅为两列波振幅的合。
再过1T 2，P 1处，振源O 1发出的波谷传至P 1处，振源O 2发出的波谷传至P 1处，P 1处为波谷与波谷叠加，为振动加强点。
P 2处，振源O 1发出的波峰传至P 2处，振源O 2发出的波峰传至P 2处，P 2为波峰与波峰叠加，也为振动加强区，可见P 1、 P 2两点始终是振动加强点。
讨论P 3、P 4点，如图所示的时刻，P 3为波谷与波峰叠加，P 4为波峰与波谷叠加，都是振动减弱点。
振幅为两列波振幅的差，若两列波振幅相等，则此时P 3、P 4合振幅为0，P 3、P 4处质点没有振动。
同理可得再过T 2时间，P 3处为波峰与波谷叠加，P 4处为波谷与波峰叠加，都是振动减弱的点。
另外，我们还可以从干涉图样上得出振动加强点、减弱点与两振源之间距离的规律。
相邻两个波峰或波谷之间的距离为λ，则相邻两实线（虚线）之间的距离就表示一个波长λ。
由图可得：①对振动加强点例P 1：123322r r λλ== 120r r δ=-=可得P 1P 2所在的直线（即O 1、O 2连线中垂线）上的点均满足这个规律，都是振动加强点，P 1、P 2所在的直线始终为振动加强区。
例P 5：r 1=2λ r 2=λ12r r δλ=-=同理P 5所在的直线也始终为振动加强区多取几点，便可总结规律 12r r k δλ=-= k =0、1、2……满足该条件的点始终为振动加强点。
高二物理选修3-4 波的衍射与干涉
高二物理选修3-4 波的衍射与干涉【知识要点】一、基本知识频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，二、波的干涉图样的形成有两列频率相等，波长相等的波f 1=f 2，12λλ＝，在传播过程中相遇。
以实线表示波峰，虚线表示波谷，如图讨论两个振源O 1、O 2连线中垂线上的点。
例如P 1，这是某个时刻两列波叠加的情况，P 1点是波峰与波峰叠加，为振动加强点，振动方向向上。
再例如P 2点，它是波谷与波谷叠加，也为振动加强点，振动方向向下，振幅为两列波振幅的合。
再过1T 2，P 1处，振源O 1发出的波谷传至P 1处，振源O 2发出的波谷传至P 1处，P 1处为波谷与波谷叠加，为振动加强点。
P 2处，振源O 1发出的波峰传至P 2处，振源O 2发出的波峰传至P 2处，P 2为波峰与波峰叠加，也为振动加强区，可见P 1、 P 2两点始终是振动加强点。
讨论P 3、P 4点，如图所示的时刻，P 3为波谷与波峰叠加，P 4为波峰与波谷叠加，都是振动减弱点。
振幅为两列波振幅的差，若两列波振幅相等，则此时P 3、P 4合振幅为0，P 3、P 4处质点没有振动。
同理可得再过T 2时间，P 3处为波峰与波谷叠加，P 4处为波谷与波峰叠加，都是振动减弱的点。
另外，我们还可以从干涉图样上得出振动加强点、减弱点与两振源之间距离的规律。
相邻两个波峰或波谷之间的距离为λ，则相邻两实线（虚线）之间的距离就表示一个波长λ。
由图可得：①对振动加强点例P 1：123322r r λλ== 120r r δ=-=可得P 1P 2所在的直线（即O 1、O 2连线中垂线）上的点均满足这个规律，都是振动加强点，P 1、P 2所在的直线始终为振动加强区。
例P 5：r 1=2λ r 2=λ12r r δλ=-=同理P 5所在的直线也始终为振动加强区多取几点，便可总结规律 12r r k δλ=-= k =0、1、2……满足该条件的点始终为振动加强点。
人教版高中物理选修3-4波的衍射和干涉
物
理
选修3-4 ·人教版
第十二章
机械波
第四节 波的衍射和干涉
学习目标
※ ※ ※
知道波的衍射现象及衍射条件 知道衍射是波特有的现象 知道两列波叠加的位移规律
※
※
理解波的干涉现象及产生干涉的条件
知道波的干涉现象是波特有的现象
• 知识导图
1
课 前 预 习
2
3 4 5
课 内 探 究
素 养 提 升
课 堂 达 标
课 时 作 识点 1 波的衍射
• • • • •
1．定义 波可以绕过障碍物 ________继续传播的现象。 2．实验及现象 狭缝 (1)实验装置：在水槽里放两块挡板，中间留一个______。 直线 (2)现象：①狭缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿 阴影区 ______传播一样，挡板后面产生“________”。②狭缝 绕到 宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时：水波 ______挡板后面继续传播。 相差不多 更小 • 3．发生明显衍射现象的条件 • 只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长__________，
〔对点训练
1 〕 下列现象或事实属于衍射现象的是 导学号 34734238
( C ) A．风从窗户吹进来 B．雪堆积在背风的屋后 C．水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块，小石块对波的传播没有影 响 D．晚上看到水中月亮的倒影
『想一想』 如图所示，日常生活中“闻其声不见其人”的物理现象的原因是什么？ 导学号 34734235
• 答案：声波在空气中的波长较长，可以跟一般障碍物的尺 寸相比拟，很容易发生衍射现象，绕过障碍物传入人耳。 而光波由于波长很短，障碍物或孔的尺寸远大于光的波长， 不能绕过障碍物发生衍射，所以只能听到声音而看不到说 话的人。
高中物理选修3-4课件：12.4 波的衍射和干涉
方法二 由题图可知 A 点为波峰与波峰相遇，是振动加强点；B 点是波谷与波谷相遇，是振动加强点；C 点是波峰与波谷相遇， 是振动减弱点． 答案 A、B C
根据条件判断法来确定加强点和减弱点时，一定要注意两波 源的振动情况是相同还是相反.
点为加强点，若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．
【深度思考】 在波的干涉中，振动加强的点和振动减弱的点的振动情况是 怎样的？是不是振动减弱的点始终位于平衡位置不动？ 答案 在波的干涉中，振动加强的点是指两列波在该点的振 动方向始终相同，因而使该点以两列波的振幅之和作为新的 振幅做简谐运动；而振动减弱的点是指两列波在该点的振动 方向始终相反，因而使该点以两列波的振幅之差作为新的振 幅做简谐运动．只有当两列波的振幅相等时，所形成的干涉 图样中的振动减弱的点的振幅才为零，此时该点表现为始终 处于平衡位置不动．
点的振幅
解析 波峰与波谷相遇时，振幅相消，故实际振幅为|A1－A2|，故 选项 A 正确；波峰与波峰相遇处，质点的振幅最大，合振幅为 A1 ＋A2，但此处质点仍处于振动状态中，其位移随时间按正弦规律 变化，故选项 B 错误；振动减弱点和加强点的位移随时间按正弦 规律变化，选项 C 错误；波峰与波峰相遇时振动加强，波峰与波 谷相遇时振动减弱，加强点的振幅大于减弱点的振幅，故选项 D 正确． 答案 AD
【深度思考】 大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，你能说出是什 么原因吗？ 答案 声波在传播过程中遇到障碍物时，可以绕过障碍物继 续传播，不沿直线传播；光沿直线传播，不能绕过障碍物， 这样就发生了“闻其声不见其人”的现象．
【例1】 (多选)下列关于波的衍射的说法正确的是 ( ) A．衍射是机械波特有的现象 B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显 C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 D．声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较大 解析 衍射是一切波特有的现象，所以A、C错；发生明显 衍射的条件是缝、孔或障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不 多，缝、孔或障碍物越小，衍射现象越明显，B、D对． 答案 BD
人教版高中物理选修3-4：12.4波的衍射和干涉高中物理精品公开课
• 如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波 的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波 谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动 始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的 振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动 的振幅就等于零，水面保持平静．
• 把相应的振动最激烈的质点连起来，为振 动加强区；相应的振动最不激烈或静止的
C.只有横波才能发生衍射现象,纵 波不能发生衍射现象
D.声波容易发生衍射是由于声波 波长较大
例3.在水波槽的衍射实验中,若打击 水面的振子的频率是5HZ,水波在 槽中的传播速度为0.05m/s,为观 察到显著的衍射现象,小孔直径d 应为( D )
A. 10cm
B. 5cm
C. d>1cm
D. d<1cm
• 干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫 做干涉图样（如上页图）．
2、干涉的解释
如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波 的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波 谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇 时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和； 因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点， 质点的振动最激烈.
随堂练习
1、下列两列波相遇时叠加的说法正确的是（ B C D）
A、相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的 一列波将加强。 B、相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同。
C、在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别 引起是位移的矢量和。 D、几个人在同一房间说话，相互间听得很清楚， 这说明声波在相遇时互不干扰。
例4：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和 BD是两块挡板，AB是一个孔，O为波源，图
中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条 相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长， 则波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的
高二物理人教版选修3-4 课件：第十二章 4 波的衍射和干涉
2.波的干涉 (1)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。形成的图样常常称为干涉图样。 (2)产生干涉的两个必要条件:两列波的频率必须相同和两个波 源的相位差保持不变。 (3)一切波都能发生干涉,干涉是波特有的现象。 预习交流 3 旋转一只敲响的音叉,会听到声音时大时小,说明产生了干涉,但 两个人一起说话,旁边走动的人为什么听不到声音忽大忽小? 答案:音叉的两个臂完全相同,产生同频率的声波,能相互干涉, 而两个人讲话的频率不可能相同且不断变化,所以不能干涉。
一、
波的衍射现象
知识精要 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 波传到小波在小孔(障碍物)后传播,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。
A.此时能观察到明显的衍射现象 B.挡板前后波纹间的距离相等 C.如果将孔 AB 扩大,有可能观察不到明显的衍射现象 D.如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显地观察到波的 衍射现象
思路分析:解答此题时要求对波产生明显衍射现象的条件,以及 波长、频率、波速之间的关系有正确的认识。
解析:波能产生明显衍射现象的条件是:障碍物或孔的尺寸比波 长小或差不多。 从题图中可看出孔 AB 的尺寸小于一个波长,所以此 时能观察到明显的衍射现象,选项 A 正确;因为穿过挡板间的小孔后 波速不变,频率不变,所以波长也不变,选项 B 正确;若将孔 AB 扩大, 有可能不满足产生明显衍射现象的条件,就有可能观察不到明显的 衍射现象,选项 C 正确;若使波源的频率增大,由于波速不变,所以波 长变小,有可能不满足产生明显衍射现象的条件,则有可能观察不到 明显的衍射现象,选项 D 错误。
高二物理人教版选修34波的衍射和干涉
高二物理人教版选修34波的衍射和干涉重/难点重点：波的衍射、波的叠加及发作波的干预的条件。
难点：对动摇的波的干预图样的了解。
重/难点剖析重点剖析：〝阻碍物或孔的大小比波长小，或许与波长相差不多〞是发生清楚衍射现象的条件，而不是发生衍射现象的条件。
波遇到阻碍物就会发作衍射，只是在上述的条件下可以清楚观察到。
波的干预的条件是：同一类的两列波，频率(波长)相反，相位差恒定，在同一平面内振动。
当它们发作叠加时，会出现干预现象。
难点剖析：波的干预是波的叠加的一个特殊状况，任何两列波都可以叠加，但只要满足相关条件的两列波才干发生动摇的干预现象。
发作干预的区域中，介质中的质点仍在不停地振动着，其位移的大小和方向都随时间做周期性的变化，但振动增强的点一直增强，振动削弱的点一直削弱，并且振动增强的区域和削弱的区域相互距离，构成的干预条纹位置不随时间发作变化。
应当明白，所谓振动增强是指质点参与的合振动的振幅比独自一列波惹起的振动的振幅大的状况，因此，振动增强的点的位移是在不时变化的，在某一时辰的位移可以为零，只是其振动的振幅坚持不变而己。
打破战略1．波的衍射(1)波的衍射现象首先观察水槽中水波的传达：圆形的水波向外分散，越来越大。
然后，在水槽中放入一个不大的阻碍屏，观察水波绕过阻碍屏传达的状况。
由此给出波的衍射定义。
波绕过阻碍物的现象，叫做波的衍射。
再引导先生观察：在水槽中放入一个有孔的阻碍屏，水波经过孔后也会发作衍射现象。
看教材中的插图，解释〝绕过阻碍物〞的含义。
(2)发作清楚波的衍射的条件在前面观察的基础上，引导先生停止下面的观察：①在不改动波源的条件下，将阻碍屏的孔由较大逐突变小。
可以看到波的衍射现象越来越清楚。
由此得出结论：阻碍物越小，衍射现象越清楚。
②能够的话，在不改动阻碍孔的条件下，使水波的波长逐突变大或逐突变小。
可以看到，当波长越小时，波的衍射现象越清楚。
由此指出：当阻碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较清楚。
高中物理选修3-4“光的干涉、衍射和偏振”知识点
高中物理选修3-4知识点光的干涉、衍射和偏振1）光的干涉现象: 是波动特有的现象, 由托马斯•杨首次观察到。
（1）在双缝干涉实验中, 条纹宽度或条纹间距：λdL x =∆ L: 屏到挡板间的距离, d: 双缝的间距, λ: 光的波长, △x: 相邻亮纹（暗纹）间的距离（2）图象特点:中央为明条纹, 两边等间距对称分布明暗相间条纹。
红光（λ最大）明、暗条纹最宽, 紫光明、暗条纹最窄。
白光干涉图象中央明条纹外侧为红色。
2）光的颜色、色散A.薄膜干涉（等厚干涉）:图象特点: 同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度完全相等。
不同λ的光做实验, 条纹间距不同单色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成水平状明暗相间条纹B.薄膜干涉中的色散⑴、各种看起来是彩色的膜, 一般都是由于干涉引起的⑵、原理: 膜的前后两个面反射的光形成的⑶、现象: 同一厚度的膜, 对应着同一亮纹（或暗纹）⑷、厚度变化越快, 条纹越密白光入射形成彩色条纹。
C.折射时的色散⑴光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。
折射率越大, 偏折的程度越大⑵不同颜色的光在同一介质中的折射率不同。
同一种介质中, 由红光到紫光, 波长越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢3）光的衍射: 单缝衍射图象特点: 中央最宽最亮；两侧条纹不等间隔且较暗；条纹数较少。
（白光入射为彩色条纹）。
光的衍射条纹: 中间宽, 两侧窄的明暗相间条纹（典例: 泊松亮斑）共同点: 同等条件下, 波长越长, 条纹越宽4）光的偏振: 证明了光是横波；常见的光的偏振现象: 摄影, 太阳镜, 动感投影片, 晶体的检测, 玻璃反光⑴偏振片由特定的材料制成, 它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向）, 只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。
⑵当只有一块偏振片时, 以光的传播方向为轴旋转偏振片, 透射光的强度不变。
当两块偏振片的透振方向平行时, 透射光的强度最大, 但是, 比通过一块偏振片时要弱。
当两块偏振片的透振方向垂直时, 透射光的强度最弱, 几乎为零。
高中物理人教版选修3-4课件：12.4 波的衍射和干涉
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HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
(2)波传到孔或障碍物时,孔或障碍物仿佛一个新的波源,由它发 出的与原来同频率的波(称为子波)在孔或障碍物后传播,于是,就出 现了偏离直线传播的衍射现象。 (3)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。 特别警示判断一些熟悉的现象是否是波的衍射现象,首先要看现 象中是否有波,其次是看波从波源传出后是否偏离了直线传播,即 是否“拐弯”,都符合时即为波的衍射现象。
D典例透析
IANLITOUXI
2.波的叠加 (1)波的独立传播:事实表明,几列波相遇后彼此穿过,仍然能够保 持各自的运动特征,继续传播。 (2)波的叠加:在它们重叠的区域里,介质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位移的矢 量和。
我们常说“风声、雨声、读书声,声声入耳”,这反映了波的什么性 质呢? 提示:尽管这几种声波在空气中相遇,但它们之间互不影响,依然 能识别各自的特性,这是因为波的传播具有独立性。
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(3)干涉定义:频率相同的两列波叠加,使某些区域的振幅加大,某 些区域的振幅减小的现象。 (4)干涉图样:波的干涉中所形成的图样。 (5)干涉条件:两列波的频率必须相同;两个波源的相位差保持不 变。 (6)一切波都能发生干涉,衍射和干涉都是波特有的现象。
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高中物理选修3-4波的衍射和干涉课件
振动加强的区域总是加强，振 动减弱的区域总是减弱。
小组讨论
1.为什么两列波相遇时能出现振动始终加强的区域呢？
如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列 波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变 成波谷和波谷相遇。波峰和波峰、波谷和波 谷相遇时，质点的位移都是最大，等于这两 列波的振幅之和，因此在这一点，始终是两 列波干涉的加强点，质点的振动最激烈。
小组讨论
2.为什么两列波相遇时能出现振动始终减弱的区域呢？
如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波 的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波 谷和波峰相遇，在这一点两列波引起的振动始 终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振 幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的 振幅就等于零，水面保持平静。
小组讨论
二、波的叠加
波的叠加原理
在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所引起的振动，质点振动的位移等于这几 列波单独传播时引起的位移的矢量和。
三、波的干涉
频率相同的两列波叠加，使某些区域的振幅加大，某些区域的振幅减小，这种现 象叫做波的干涉。
干涉图样：由波的干涉所形成的图样
三、波的干涉
三、波的干涉
一、波的衍射现象
【思考与讨论】
“闻其声而不见其人”为什么?
“ 一叶障目不见泰山 ”为什么?
声波和光波都可以发生衍射现象。声波的波长范围是1.7cm到17m，而光的波 长范围在0.4μm到0.8μm之间，因此，自然界中障碍物的尺寸远于光的波长， 光波的衍射现象不明显，而声波易发生衍射现象，所以闻其声不见其人。
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B A C
S1
S2
8、如图所示，A、B为两个完全相同的相干波源， 它们产生的两列波在AB连线的中垂线上的P点相 遇时，则（ ）AD A、P点振动始终加强 B、P点振动有时加强，有时减弱 C、P点位移始终等于振幅 D、P点位移有时为零
小结：
1.概念:频率相同的两列波叠加，使某些 区域的振动加强、某些区域的振动减 弱，并且振动加强和振动减弱的区域
§2.3 波的干涉和衍射
生活中的物理现象
实例1.在水塘里，微风激起的水波遇到突出水面的
小石子、芦苇，会绕过它们继续传播，好象它们
并不存在。
生活中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ物理现象
实例2.闻其声不见其人。 实例3.一叶障目不见泰山
声波“绕 弯”
光的 “ 转弯 ” 现 象却很难被观察到。
一、波的衍射 １．现象：波可以绕过障碍物或通过小 孔继续传播的现象叫做波的衍射．
同一条双曲线上各点都是加强点或减弱点.
注意：
（1）振动加强的区 域振动始终加强，振 动减弱的区域振动始 终减弱．
（2）振动加强（减 弱）的区域是指质点 的振幅大（小），而 不是指振动的位移大 （小），因为位移是 在时刻变化的．
波的干涉图样
波的干涉示意图。白实线表示波峰所在位置，白虚线 表示波谷所在位置
波的干涉
波发生干涉现象的条件：
两列波的频率相同
若两列波同相位 (步调一致)
x (2n)
2
的质点振动加强
x (2n 1) 的质点振动减弱
2
若两列波反相位呢？
• 把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区； 相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减 弱区．振动加强区和振动减弱区是相互隔开的．
波的干涉
双曲线
课堂练习
关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正 确的是（ ）
A.任意两列波都能产生稳定干涉现象 B.发生稳定干涉现象的两列波，它们的
频率一定相同 C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷 D.在振动加强的区域，质点的位移有时
等于零
课堂练习
同相位的两列波发生了干涉现象，得到了干 涉图样，则（ ）
波 互相间隔，这种现象叫波的干涉. 的 2.干涉条件:两列波的频率和振动方向相同 干 3.注意:发生干涉时，加强区域和减弱区 涉 域的位置是确定的，即加强点始终加
强，减弱点始终减弱.不论是加强区还 是减弱区各质点都做与波源相同的振 动，各质点的位移是周期性变化的.
5.两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样 则…………………………………………（BCD ）
A.振动加强的质点，始终处于最大位移处
B.振动加强的质点的位移，有时会小于振动削弱 的质点的位移
C.波峰与波峰相遇处的质点，其振动始终加强
D.波峰与波谷相遇处的质点，其振动始终削弱
6.如图所示，是水波干涉示意图，S1、S2是两波 源，A、D、B三点在一条直线上，两波波源频 率相同，振幅等大，就图中标出的各点，回答 振动加强点是 ADB，振动减弱点是 C（E 图 中实线表示波峰，虚线表示波谷）。
这几列波所产生的振动，质点振动的位移等于这 几列波单独传播时引起的位移的矢量和。
波的叠加原理
在相遇的区域里，介质中的质点同时参与这几列 波所产生的振动，每个质点仍然是在各自的平衡位置 附近振动，质点振动的位移等于这几列波单独传播时 引起的位移的矢量和。
想一想
两列频率相同的波相遇时，在它们相遇的
区域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现
S1
S2
A
D
B
C
E
7、如图所示两个频率与相位、振幅均相同的波的干 涉图样中，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的
结果正确的描述是 ( B )
A．在A点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰 B．B点在干涉过程中振幅始终为零 C．两波在B点路程差是波长的整数倍 D．当C点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰
D、将N板下移一些
想一 想？
两列波相向运行， 相遇时会不会像两 个球相遇那样改变 它们原来的运动状 态呢？
不会
视频
波的叠加
当两列波相遇的时候会发生什么现象？
实验研究
1、相遇前 2、相遇时刻 3、相遇过程
4、相遇后
结论：两列波相遇时，位移发生变化；相遇后， 波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，都保持各 自的运动状态继续传播，彼此之间没有互相影响。
3.干涉的解释
x1
0
t
x2
0
t
P
x
0
t
P点振动最强（振幅为A1＋A2）
• 如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波 的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波 谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇 时，质点的振幅最大，等于两列波的振幅之和； 因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点， 质点的振动最激烈.
波的独立传播特性
波在相遇时仍然能够保持各自的运动状态 继续传播，相遇的波一旦脱离接触又会按照 原来的运动状态继续传播。
波的叠加
结论：
独立性：几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原 有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不 变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到
过其他波一样互不干扰。
叠加性：在几列波重叠的区域，质点同时参与
演示
在水槽里放两块挡板，中间留有一个狭缝，观察水波 通过狭缝后的传播情况。
保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波 的传播情况有什么变化。
三、你现在能予以解释吗?
已知声波的波长范围是1.7cm到17m，而可见光的波 长范围在0.4μm到0.8μm
bu t
“ 一叶障目, 不见 “闻其声而不见其人” 泰山 ”
x1
0
t
x2
Q
0
t
x
0
t
Ｑ点振动最弱（振幅为｜A1－A2｜）
x1
0
t
x2
Q
0
t
x
0
t
Ｑ点不振动（振幅为零）
• 如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的 波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和 波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是 减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差， 如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于 零，水面保持平静．
3. 两列波长相同的水波发生干涉，若在某一 时刻，P点处恰好两列波的波峰相遇，Q点处 两列波的波谷相遇，则（ BC ） A．P点的振幅最大，Q点的振幅最小 B．P Q两点的振幅都是原两列波的振幅之和 C．P Q两点的振动周期同 D．P Q两点始终处在最大位移处和最小位移 处
4.如图所示，S1、S2是两个频率相等的波源，它 们在同一种介质中传播，以S1、S2为圆心的两组 同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线） 和波谷（虚线）则以下说法正确的是：（ A ） A．质点A是振动加强点 B．质点D是振动减弱点 C．再过半周期，质点B、C是振动加强 D．质点A始终处于最大位移
说明： 1.一切波都能发生衍射
2.衍射是波特有的现象
波可“绕弯”
二、什么条件下会发生明显衍射现象？
障碍物尺寸较小， 几乎无阻挡 “绕弯”明显
尺寸较大， “绕弯” 不明显
孔的尺寸较小 “绕弯”明显 小孔
小孔
尺寸较大“绕 弯”不明显
进一步研究证明：当障碍物或狭缝的尺寸 比波长小或跟波长相差不多时，衍射现象 十分明显.
A、振动加强的质点，始终处于最大位移处 B、振动加强的质点的位移，有时会小于
振动削弱的质点的位移 C、波峰与波峰相遇处的质点，其振动
始终加强 D、波峰与波谷相遇处的质点，其振动
始终削弱
练习：
1.关于两列波的干涉现象，下列说法中正确的是 （） A.任意两列波都能产生干涉现象 B.发生干涉现象的两列波，它们的频率一定相同 C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷 D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零
课堂练习
3、下列关于波的衍射图象正确的是（ BC）
注意:有孔衍射的子波源在小孔处
课堂练习
4、如图所示，S为波源，MN为两块挡板，其 中M固定，N板可上下移动，两板中间有一块 缝，此时测得A点没有发生振动，为了使A点 能振动起来，可采取的方法是（ BC ） A、增大波源的频率
B、减小波源的频率
C、将N板上移一些
答案：BD
2.下列说法正确的是（ ABCD ） A.两列波相遇时，可以相互穿过继续传播， 只在重叠区域发生叠加 B.两列波叠加区域的任何介质质点的实际位 移是两列波单独引起位移的矢量和 C.两列波相遇时,一列波对另一列的影响叫干 涉 D.干涉是特殊条件下叠加现象，两个频率相 同的波源振动产生的波可能发生干涉象
课堂练习
1、下列关于波的衍射说法正确的是（ ABD） A、衍射是一切波特有的现象 B、对同一列波，缝、孔或障碍物越小，
衍射现象越明显 C、只有横波才能发生衍射现象，纵波不
能发生衍射现象 D、声波容易发生衍射现象，由于声波波
长较大
课堂练习
2、水波通过小孔，发生一定程度的衍射， 为使衍射现象更不明显，可以（ A ） A、增大小孔尺寸，同时增大水波的频率 B、增大小孔尺寸，同时减小水波的频率 C、缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率 D、缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率
象。
振动加强 振动减弱
振动加强
振动减弱
振动加强
振动加强 振动减弱
由此可知：
两列波相遇后，在水面上出现了一 条条从两个波源中间伸展出来的相对 平静的区域和激烈振动的区域，这两 种区域在水面上的位置是固定的，而 且相互隔开。
波的干涉(interference)
1、定义： 频率相同的两列波叠加，使某些区域的 振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和 振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉。 2、干涉图样：由波的干涉所形成的图样