波的衍射和干涉 课件

波的衍射现象
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．
2．关于明显衍射的条件 衍射是否明显是由孔或障碍物的尺寸 d 与波长 λ 共同决定 的，比值d越小，衍射现象越明显．一般来说，波长越长的
λ 波越容易发生明显衍射．
3．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． 特别提醒：(1)障碍物尺寸的大小不是发生衍射的条件，而是 发生明显衍射的条件，波长越长越易发生明显衍射现象． (2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波 的能量很弱，也很难观察到波的衍射．
(2)明显干涉 明显干涉图样和稳定干涉图样意义是不同的，明显干涉图样 除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大．振 幅越是接近，干涉图样越明显． 3．关于加强点(区)和减弱点(区) (1)加强点 在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈， 振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2. (2)减弱点 在某些点两列波引起的振动始终相互削弱，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，水面保持平静．
二、波的叠加 1．波的独立传播特性：两列波相遇后，每列波仍像相遇前一 样，__保__持__各2．波的叠加：在两列波重叠的区域里，任何一个质点_同__时__ 参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的 _矢__量__和__．
三、波的干涉 1 ． 定 义 ： _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． 2．干涉图样：波的干涉中所形成的图样． 3．干涉条件：频率__相__同___、相位差_恒_定____是两列波产生 干涉的必要条件． 4．干涉的普遍性：__一__切___波都能够发生干涉，干涉是波特 有的现象．
对波的干涉现象的理解
1．波的叠加 叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加． 2．波的干涉 (1)稳定干涉 稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并 且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定．如 果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不 相等，这样就不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我 们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．
5．干涉图样及其特征 (1)干涉图样：如图所示
(2)特征：①加强区和减弱区的位置固定不变． ②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)． ③加强区与减弱区互相间隔．
特别提醒：(1)要区分清楚波的叠加和波的干涉． (2)对于加强点和减弱点，振动步调相同和振动步调相反的波 源，所得结论也相反． (3)振动加强点的位移并不是始终等于两列波的振幅之和．
波源S1和S2的振动方向相同，频率均为4 Hz，分别 置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2 m，如图所 示．两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4 m/s.已 知两波源振动的初始相位相同．求：
(1)简谐横波的波长； (2)O、A间合振动振幅最小的点的位置． [思路探究] (1)波源S1、S2振动步调相同还是相反？ (2)振幅最小的点到两波源S1、S2的距离之差与波长是什么关 系？
所以 x＝12k＋54，可得－52≤k≤32， 故 k＝－2、－1、0、1. 解得：x＝0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m.
[答案] 见解析
规律总结 利用条件判断法时，要注意两波源是振动情况完全相同的， 还是振动步调相反的，再根据某点与两波源距离差和波长的 关系找振动加强点和减弱点．
如图是观察水面波的衍射的实验装置，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)之间距离表示一 个波长．则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是 ( ABC )
A．此时能明显观察到波的衍射现象 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，能更明显地观察 到衍射现象
4．加强点和减弱点的判定方法 (1)条件判断法 振动情况完全相同的两波源的波叠加时，加强、减弱条件如 下：设点到两波源的距离差为 Δx.若两波源振动步调相同， 即相位差为零，
当 Δx＝2k2λ(k＝0,1,2，…)时为加强点；
当 Δx＝(2k＋1)2λ(k＝0,1,2，…)时为减弱点． 若两波源振动步调相反，即相位差为 π，则上述结论相反． (2)现象判断法 若 某点 总是 波峰 与波 峰 (或 波谷 与波 谷 )相 遇， 该点 为加 强 点．若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．
[思路探究] (1)图中波的波长和孔的尺寸相比，是否符合明 显衍射的条件？ (2)波衍射后的传播速度是否发生改变？频率是否改变？ (3)波速不变的情况下，波的频率增大，波长怎样变化？
[解析] 根据发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸 比波长小或与波长相差不多．从题图中可看出孔AB的尺寸与 波长相差不多，所以此时能明显地观察到波的衍射现象，A 正确；因为穿过挡板间的小孔后波速不变，频率相同，所以 波长也相同，B正确；若将孔AB扩大，将可能不满足发生明 显衍射现象的条件，就有可能观察不到明显的衍射现象，C 正确；若将波源频率增大，由于波速不变，所以波长变小， 将可能不满足发生明显衍射现象的条件，也有可能观察不到 明显的衍射现象，D错误． 规律总结 使波产生明显衍射有两种措施：一是在波长不变的情况下改 变障碍物或小孔的大小；二是在障碍物或小孔不变的情况下 改变波长．
波的衍射和干涉
一、波的衍射 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．
[解析] (1)设简谐横波波长为 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 Δl＝x－(2－x)，0≤x≤2. 其中 x、Δl 以 m 为单位．
合振动振幅最小的点的位置满足 Δl＝k＋12λ，k 为整数，