波的干涉和衍射学案

波的干涉和衍射学案_
【学习目标】
1、知道什么是波的衍射现象；知道波发生明显衍射现象的条件；知道衍射是波的特有现象。

2、知道波的叠加原理。

知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象；知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道什么是波的干涉现象和干涉图样，知道干涉现象的特点；知道干涉现象也是波特有的现象。

【自主探究】
知识点一、波的衍射阅读课本P32，完成以下问题
实验：水槽里放一块挡板作为障碍物，改变障碍物大小。

观察水波是否能够绕过障碍物。

波能够绕过障碍物继续传播，这种现象叫做________ ____。

实验说明：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长__________，或者比波长_____时，才能观察到明显的衍射现象．这就是波发生明显衍射现象的条件。

【说明】
①衍射现象总是存有的，只有明显与不明显的差异。

障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件；波长越，衍射现象越明显。

②一切波都能发生衍射，衍射是波________的现象。

在满足一定条件时，一切波都能够发生明显的衍射。

“特有”是指凡是波都有。

所以，衍射现象是判断是否具有波动性的依据之一。

③当孔的尺寸远小于波长时即使衍射十分突出，但因为能量的减弱，衍射现象不容易观察到。

例1.以下关于波的衍射的说法，准确的是（）
A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
B．当障碍物的尺寸比波长大的多时，衍射现象很明显
C．当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显
D．对通常的讲话声来说，尺寸为1m左右的障碍物能发生明显的衍射现象
练习1. 请你解释“闻其声而不见其人”是什么原因？
知识点二、波的叠加阅读课本P33第1-3自然段及实验思考并回答以下问题
1、波的独立性特点：两列波相遇后彼此_______,仍然___________的运动状态,继续传播,就象
________跟另一列水波_________一样。

2、位移特点：几列波相遇时,在其重叠的区域里,介质质点同时参与几列波引起的_____,质点的
______等于这几列波单独传播时引起的_____________。

3、波的叠加原理：几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波的振动，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。

说明：①两列波相遇后，每列波都像相遇前一样，保持各自原来的状态，互不干扰，这是波的独立传播特性，波的独立性是波的叠加的基础。

其中“原来的状态”指各自的周期、频率、振幅和振动方向；“互不干扰”指互不影响。

②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。

当两列波在同一直线上振动时，这两种位移的矢量和简化为代数和，这叫做波的叠加原理。

③两列振动方向相同的波叠加，振动增强，振幅增大；两列振动方向相反的波叠加，振动减弱，振幅减小。

知识点三、波的干涉：阅读课本P34演示并回答以下问题
1、波的干涉：____________的两列波叠加，使某些区的振动________，某些区域的振动________，且振动增强和振动减弱的区域___________，这种现象叫波的干涉。

形成的图样叫做波的干涉图样。

2、波产生稳定干涉的条件:
必要条件：____________________。

相干波源：能使波产生干涉的波源叫相干波源。

说明：频率不相同的两列波叠加，不能产生稳定的干涉现象。

要产生明显的干涉现象, 两列波的频率应尽量接近。

3、振动增强减弱的判断
提问：稳定的干涉区域内的某一质点到两波源的距离满足什么关系时，该质点是振动增强的或是减弱的？
设两波源为S 1、S 2，干涉区域内有任意一点P 。

若|S 2P-S 1P|=n λ则P 点振动增强 若|S 2P-S 1P|=（2n+1）
2
则P 点振动减弱 明确：干涉也是波特有的特征。

例2．当两列振动情况完全相同的水波发生干涉时，假如两列波的波峰在P 点相遇，以下说法准确的是（ ）
A.质点P 的振动始终是增强的 B ．质点P 的振幅最大
C ．质点P 的位移始终最大 D. 质点P 的位移有时为零
练习2.关于两列波的稳定干涉现象，以下说法准确的是（ ）
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.在振动增强的区域，有时质点的位移等于零
课堂小结：
【当堂检测】
1．以下关于波的衍射的说法准确的是（ ）
A ．衍射是一切波特有的现象
B ．对同一列波，缝、孔或障碍物的尺寸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．声波容易发生衍射是因为声波波长较长
2．如下图，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
邻的波纹(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，下面描绘准确的是（）
A．此时能观察到明显的衍射现象
B．假如将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
C．挡板前后波纹间距离相等
D．假如孔的大小不变，使波源的频率增大，能更明显地观察到衍射现象
3. 在两列波发生干涉的区域内( )
A.振动增强的区域振幅一直很大
B.振动增强的区域位移一直很大
C.振动减弱的区域振幅一直很小
D.振动减弱的区域位移一直很小
4. 两列波在同一介质中传播，发生相遇时( )
A.只会相互改变对方传播速度的方向
B.只会相互改变对方传播速度的大小
C.会相互改变对方传播速度的方向和大小
D.不会相互改变对方传播速度的方向和大小
5. 如图表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷。

（1）请描绘1个周期内M、N两个质点的运动情况
M质点。

N质点。

(2) 把图中比较“平静”的地方用虚线标出来。

【课后练习】A组
1、关于波的衍射现象，以下说法准确的是（）
A．某些波在遇到障碍物时，会有衍射现象
B．某些波在遇到障碍物时，不会产生衍射现象
C．一切波在遇到障碍物时，都有衍射现象
D．以上说法都不对
2、水波通过小孔，发生一定水准的衍射，为使衍射现象更不明显，可（）
A．增大小孔尺寸，同时增大水波频率
B．增大小孔尺寸，同时减小水波频率
C．缩小小孔尺寸，同时增大水波频率
D．缩小小孔尺寸，同时减小水波频率
3、两列频率相同的波相遇时，假如某时刻P点正好是两列波的波谷相遇，则以下说法中准确的是（）
A.经过1/4周期，质点P回到平衡位置，P点的振动减弱
B.经过半个周期，P点是两列波的波峰相遇，P点的振动增强
C.P点的振动增强和减弱将周期性地交替出现
D.P点的振动将始终是增强的
B组
4、如图，S1、S2是两个相干波源，由它们发出的波相互叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷。

则对
a、b、c三点振动情况的以下判断中，准确的是( )
A.b处振动永远互相减弱
B.a处永远是波峰与波峰相遇
C.b处在这时刻是波谷与波谷相遇
D.c处的振动永远互相减弱
5、把M、N两块挡板中的空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了如
下图的图样，位置P处的水没有振动起来。

现要使挡板左边的振动传到P处，在
不改变挡板M的左右位置和P点位置的情况下，能够采用的办法有：
_________________ _或___________ ________。

C组
6、在以下四种情况中，能够使声波发生明显衍射的情况是（）
A．声源频率为330Hz，声音在空气中传播，声速为340m/s，障碍物尺寸60m×60m
B．声源频率为330Hz，声音在水中传播，声速为1500m/s，障碍物尺寸60m×60m
C．声源频率为3000Hz，在空气中传播，声速为340m/s，障碍物尺寸1m×1m
D．声源频率为3000Hz，在水中传播，声速为1500m/s，障碍物尺寸1dm×1dm
7、如图，空间平面上有A、B、C三点，AB=5m，BC=4m，AC=3m，A、C
两点处有完全相同的波源，振动的频率为1360Hz，波速为340m/s，则
BC连线上振动最弱的位置有处。