高中物理选修3-4波的衍射
物理机械波知识点总结
物理机械波知识点总结物理机械波知识点总结高中物理选修3-4机械波重要知识点描述机械波的物理量——波长、波速和频率(周期)的关系⑴波长λ：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。
振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。
⑵频率f：波的频率由波源决定，在任何介质中频率保持不变。
⑶波速v：单位时间内振动向外传播的距离。
波速的大小由介质决定。
波的干涉和衍射衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。
产生显着衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。
干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域振动减弱，并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。
产生稳定干涉现象的条件是：两列波的频率相同，相差恒定。
稳定的干涉现象中，振动加强区和减弱区的空间位置是不变的，加强区的振幅等于两列波振幅之和，减弱区振幅等于两列波振幅之差。
判断加强与减弱区域的方法一般有两种：一是画峰谷波形图，峰峰或谷谷相遇增强，峰谷相遇减弱。
二是相干波源振动相同时，某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强，是半波长奇数倍时振动减弱。
干涉和衍射是波所特有的现象。
高中物理选修3-4重要知识点相对论的时空观经典物理学的时空观(牛顿物理学的绝对时空观)：时间和空间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间没有任何联系。
相对论的时空观(爱因斯坦相对论的相对时空观)：空间和时间都与物质的运动状态有关。
相对论的时空观更具有普遍性，但是经典物理学作为相对论的特例，在宏观低速运动时仍将发挥作用。
时间和空间的相对性(时长尺短)1.同时的相对性：指两个事件，在一个惯性系中观察是同时的，但在另外一个惯性系中观察却不再是同时的。
2.长度的相对性：指相对于观察者运动的物体，在其运动方向的长度，总是小于物体静止时的长度。
而在垂直于运动方向上，其长度保持不变。
高中物理机械振动和机械波知识点1.简谐运动(1)定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动.(2)简谐运动的特征:回复力F=-kx，加速度a=-kx/m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置.简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度为零;在最大位移处，速度为零，加速度最大.(3)描述简谐运动的物理量①位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量，其最大值等于振幅.②振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱.③周期T和频率f:表示振动快慢的物理量，二者互为倒数关系，即T=1/f.(4)简谐运动的图像①意义:表示振动物体位移随时间变化的规律，注意振动图像不是质点的运动轨迹.②特点:简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线.③应用:可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x，判定回复力、加速度方向，判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.2.弹簧振子:周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量，与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T，不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小，它的周期就都是T.3.单摆:摆线的质量不计且不可伸长，摆球的直径比摆线的长度小得多，摆球可视为质点.单摆是一种理想化模型.(1)单摆的振动可看作简谐运动的条件是:最大摆角α(2)单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力.(3)作简谐运动的单摆的周期公式为:①在振幅很小的条件下，单摆的振动周期跟振幅无关.②单摆的振动周期跟摆球的质量无关，只与摆长L和当地的重力加速度g有关.③摆长L是指悬点到摆球重心间的距离，在某些变形单摆中，摆长L应理解为等效摆长，重力加速度应理解为等效重力加速度(一般情况下，等效重力加速度g'等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值).4.受迫振动(1)受迫振动:振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动.(2)受迫振动的特点:受迫振动稳定时，系统振动的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关.(3)共振:当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，振动物体的振幅最大，这种现象叫做共振.共振的条件:驱动力的频率等于振动系统的固有频率..5.机械波:机械振动在介质中的传播形成机械波.(1)机械波产生的条件:①波源;②介质(2)机械波的分类①横波:质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波.横波有凸部(波峰)和凹部(波谷).②纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波.纵波有密部和疏部.[注意]气体、液体、固体都能传播纵波，但气体、液体不能传播横波.(3)机械波的特点①机械波传播的是振动形式和能量.质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移.②介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同.③离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动.6.波长、波速和频率及其关系(1)波长:两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长.振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长.(2)波速:波的传播速率.机械波的传播速率由介质决定，与波源无关.(3)频率:波的频率始终等于波源的振动频率，与介质无关.(4)三者关系:v=λf7.★波动图像:表示波的传播方向上，介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移.当波源作简谐运动时，它在介质中形成简谐波，其波动图像为正弦或余弦曲线.由波的图像可获取的信息①从图像可以直接读出振幅(注意单位)②从图像可以直接读出波长(注意单位).③可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移(包括大小和方向)④在波速方向已知(或已知波源方位)时可确定各质点在该时刻的振动方向.⑤可以确定各质点振动的加速度方向(加速度总是指向平衡位置)8.波动问题多解性波的传播过程中时间上的周期性、空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导致“波动问题多解性”的主要原因.若题目假设一定的条件，可使无限系列解转化为有限或惟一解9.波的衍射波在传播过程中偏离直线传播，绕过障碍物的现象.衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异.波发生明显衍射现象的条件是:障碍物(或小孔)的尺寸比波的波长小或能够与波长差不多.10.波的叠加几列波相遇时，每列波能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和.两列波相遇前、相遇过程中、相遇后，各自的运动状态不发生任何变化，这是波的独立性原理.11.波的干涉:频率相同的两列波叠加，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相互间隔的现象，叫波的干涉.产生干涉现象的条件:两列波的频率相同，振动情况稳定.[注意]①干涉时，振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的，加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和，减弱区域中心质点的振幅等于两列波的.振幅之差.②两列波在空间相遇发生干涉，两列波的波峰相遇点为加强点，波峰和波谷的相遇点是减弱的点，加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大;减弱的点只是振幅小了，也并非任一时刻的位移都最小.如图若S1、S2为振动方向同步的相干波源，当PS1-PS2=nλ时，振动加强;当PS1-PS2=(2n+1)λ/2时，振动减弱。
高中物理选修3-4第五章3光的衍射与偏振及激光
学习探究区
一、光的衍射 二、光的偏振
一、光的衍射
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问题设计
唐代诗人王维的诗句“空山不见人，但闻人语响”描写了一种常
见的“闻其声而不见其人”的物理现象.这种现象是如何形成的
呢？为什么声波容易发生衍射现象而光波不容易发生衍射现象呢？
答案 诗句中描写的是声波的衍射现象.
声波的波长较大，与日常生活中的物体可以相比，很容易发生明
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3.(对光的偏振的理解)将两个偏振片紧靠在一起，放在一盏灯 的前面，眼睛通过偏振片看到的光很弱.如果将其中一个偏振 片旋转180°，在旋转过程中会观察到( ) A.灯光逐渐增强，然后逐渐减弱 B.灯光强度保持不变 C.灯光逐渐增强，没有减弱现象 D.灯光逐渐增强，再减弱，然后增强到最亮
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一、光的衍射
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(2)圆孔衍射图样的特点： ①单色光的圆孔衍射图样中央亮圆的亮度高，外面是明暗相间的 不 等距 (填“等距”或“不等距”)的圆环，越向外，亮环亮度越 低 . ②白光的圆孔衍射图样中央亮圆为白色 ，周围是 彩色 圆环. (3)泊松亮斑：障碍物的衍射现象 ①在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中 心有一个 亮斑 ，这就是著名的泊松亮斑. ②图样特点：中央是一个亮斑，圆板阴影的边缘模糊，阴影外边有
典例精析 二、对光的偏振的理解
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A.到达O处光的强度会明显减弱 B.到达O处光的强度不会明显减弱 C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转
过的角度等于α D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转
过的角度等于α
典例精析 二、对光的偏振的理解
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解析 因为未放糖溶液时，A、B的偏振方向一致，故A、B间不 放糖溶液时，自然光通过偏振片A后，变成偏振光，通过B后到 达O.当在A、B间放糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的 偏振光振动方向转动了一定角度，不能再通过B，A对，B错. 但当B转过一个角度，恰好使偏振片方向与经过糖溶液后的偏振 光振动方向一致时，O处光强为最强，故B的旋转角度即为糖溶 液的旋光度.所以C对.同理D也对. 答案 ACD
人教版物理(选修3-4)课件：12.4波的衍射和干涉(33页)
A．该时刻质点O正处在平衡位置 B．P、N两质点始终处在平衡位置 C．随着时间的推移，质点M向O点处移动 D．从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位 置
【解析】
波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为振动加
强点，波峰与波谷相遇的点为振动减弱的点，在波的传播方向 上，加强点的连线为加强区，减弱点的连线为减弱区，不管波 如何叠加，介质各质点均在各自的平衡位置附近振动．本题考 查对干涉图样的认识，由图可知，图中O、M为振动加强的 点，此时刻O处于波谷，M处于波峰，因此A选项错误；N、P 为振动减弱的点，又因两列波振幅相同．因此N、P两点振幅
(2)振动减弱点 如图①所示，以波源S1、S2分别将波峰、波谷传到b点时 开始计时，波源S1、S2分别引起质点b振动的图象如图③甲、 乙所示，当两列波重叠时，质点b同时参与两个振动，合振动 图象如图③丙所示．
①从波源S1、S2发出的两列波传到振动减弱的b点是反相 (即振动步调相反)的，引起b点的振动方向相反，振幅为A＝|A1 －A2|. λ ②两波源S1、S2到振动减弱的b点的距离之差Δx＝(2k＋1) 2 (k＝0,1,2，„)． ③振动减弱的b点并非一定不振动，只是振幅最小，等于 两列波的振幅之差． ④振动减弱的点都在图①中虚线上.
第四节
波的衍射和干涉
课标解读
明确要求 把握方向 学业有成
1．知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条 件． 2．理解波的叠加原理． 3．知道什么是波的干涉现象及其产生条件． 4．会用波的衍射、干涉现象解释相关问题．
教材知识梳理
感受自主学习 收获成果
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．
《波的衍射和干涉》 说课稿
《波的衍射和干涉》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是“波的衍射和干涉”。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“波的衍射和干涉”是高中物理选修3-4 机械波这一章节的重要内容。
它是在学生已经学习了波的形成和传播、波的图象等知识的基础上，进一步研究波的特性。
这部分内容不仅是对前面知识的深化和拓展，也为后续学习光的波动性等内容奠定了基础。
教材首先通过生活中的实例引入波的衍射现象，让学生有一个直观的感受。
然后通过实验和理论分析，阐述了波的衍射条件和特点。
在波的干涉部分，教材重点讲解了干涉现象产生的条件、干涉图样的特点以及干涉条纹间距与波长等物理量的关系。
通过这部分内容的学习，有助于培养学生的观察能力、逻辑思维能力和科学探究精神。
二、学情分析学生在之前的学习中已经对机械波有了一定的认识，但对于波的衍射和干涉这两个较为抽象的概念，理解起来可能会有一定的困难。
此外，学生在实验设计和数据分析方面的能力还有待提高。
因此，在教学过程中，要注重引导学生观察实验现象，通过类比、推理等方法帮助学生理解抽象的概念，同时要加强对学生实验能力的培养。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够理解波的衍射现象和衍射条件。
（2）掌握波的干涉现象产生的条件和干涉图样的特点。
（3）会运用波的干涉原理分析和解决相关问题。
2、过程与方法目标（1）通过观察实验现象，培养学生的观察能力和分析问题的能力。
（2）经历探究波的衍射和干涉规律的过程，培养学生的科学探究能力和创新思维。
3、情感态度与价值观目标（1）让学生体会物理知识与生活实际的紧密联系，激发学生学习物理的兴趣。
（2）培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。
四、教学重难点1、教学重点（1）波的衍射条件和衍射现象的特点。
（2）波的干涉现象产生的条件和干涉图样的特点。
2、教学难点（1）对波的衍射现象的理解和分析。
高中物理-波的衍射与波的干涉
波的衍射与波的干涉波的衍射波的衍射指波在传播过程中，遇到障碍物后，能绕过障碍物；或遇到缝隙时传播方向发生变化的现象。
波的衍射与波的干涉都是波的重要特性之一，这是波动与其他运动模式的主要区别。
波的衍射图像波的干涉波的干涉指的是，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，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。
波的干涉，实际上与波的叠加原理是一致的，只不过波的干涉更加特殊，必须满足相应的条件。
而且我们考虑波的干涉时并不是单独一个波形的叠加，而是空间内众多波形的叠加情况。
波的干涉的前提条件产生干涉的一个必要条件是，两列波（源）的频率以及振动方向必须相同并且有固定的相位差。
如果两列波的频率不同或者两个波源没有固定的相位差（相差），相互叠加时波上各个质点的振幅是随时间而变化的，没有振动总是加强或减弱的区域，因而不能产生稳定的干涉现象，不能形成干涉图样。
波的干涉图样波的干涉所形成的图样叫做干涉图样，是非常好的理解波的干涉的工具。
下面我们通过波的干涉图样来进一步理解波的干涉。
如下图所示，为两个完全相同的波（S1与S2）在平面内的传播。
如果用实线来描述波峰，虚线表示波谷。
根据波的叠加原理，在平面内图像中的波峰与波峰（以及波谷与波谷）的交汇处，为振动加强点。
与之对应的是，波峰与波谷的交汇处，振动削弱。
这样，就犹如波的干涉的定义描述的那样：波的干涉指的是，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，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。
可能上面的图像太复杂了，不好辨识出来。
那么接下来我们通过一部分干涉图像来分析。
如下图所示，同样为两个完全相同的波（S1与S2）在平面内的传播。
实线来描述波峰的，显然波谷就是相邻的两条实线中间的位置（没有画出来）。
比较容易看出来，a点是振动削弱的（波峰与波谷交汇处），b点是振动加强的（波谷与波谷交汇处）。
波的衍射与波的干涉区别从定义上来找两者的区别：波的衍射定义：波的衍射指波在传播过程中，遇到障碍物后，能绕过障碍物；或遇到缝隙时传播方向发生变化的现象。
2024-2025学年高中物理第十三章光5光的衍射教案2新人教版选修3-4
八、作业评价
1.作业批改：对学生的作业进行认真批改，了解学生对光的衍射现象的掌握程度，及时发现学生的不足之处。
2.作业点评：对学生的作业进行点评，鼓励学生继续努力，对学生的优点给予肯定，对学生的不足之处给予指导。
最后，我注意到学生在课堂讨论中参与的积极性不高，这可能是因为我没有提供足够的问题来激发学生的思考。因此，我计划在未来的教学中设计更多的问题和讨论环节，以激发学生的思考和参与度。
板书设计
1.光的衍射现象的定义：
-光的衍射现象定义：当光遇到障碍物时，光波会绕过障碍物继续传播的现象。
2.衍射现象的条件：
-衍射现象条件：孔径或障碍物尺寸小于或相当于光波的波长，或者孔径或障碍物尺寸与光波波长相近。
教师备课：
深入研究教材，明确光的衍射教学目标和光衍射重难点。
准备教学用具和多媒体资源，确保光衍射教学过程的顺利进行。
设计课堂互动环节，提高学生学习光衍射的积极性。
（二）课堂导入（预计用时：3分钟）
激发兴趣：
提出问题或设置悬念，引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入光衍射学习状态。
回顾旧知：
简要回顾上节课学习的光的基本概念和波动理论，帮助学生建立知识之间的联系。
解答：
光的衍射现象在实际应用中非常广泛。例如，在激光技术中，激光束通过透镜或狭缝时会产生衍射现象，这被用于调整激光束的传播方向和聚焦。在光纤通信中，光的衍射被用于增加光信号的传输距离和容量。在显微镜和望远镜中，衍射现象被用于放大和观察微小物体。此外，光的衍射还被应用于光学传感器、光学成像技术以及光学显示技术等领域。
高中物理选修3-4电磁波的发射、传播和接收课件
一、无线电波的发射
声音信号
使电磁波随各 种信号而改变, 叫做调制
高频振荡电流
调幅
一、无线电波的发射
调幅波的形成：
一、无线电波的发射
调频波的形成：
一、无线电波的发射
2.无线电波的发送
①调制：在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制。 ②调制方式有两种：调幅和调频
调幅：高频电流或电压的振幅随信号改变，这种调制叫做调幅，用AM表示。 调频：使高频电流或电压的频率随信号改变的调制方式叫做调频。用FM表示。
一、无线电波的发射
③发射：
为了使开放电路中产生振荡电流，常用如图所示的方法，使 振荡器的线圈L2靠近开放振荡电路的线圈L1 。当振荡器中产生 振荡电流时，由于互感作用，就可以在开放振荡电路中产生相 同频率的振荡电流，这种方法叫做感应耦合。
首先，我们学习无线电波的发射。
一、无线电波的发射
电磁波特点
• 电磁波具有波动所特有的性质——干涉、衍射。 • 衍射——遇到障碍物时，波动能够偏离直线绕过障碍物，继续传播。 • 相同的障碍物情况下，波长越长，越容易发生衍射现象。 • 频率越高，波长越短，越能够更好的沿直线传播。
一、无线电波的发射
i t
短波
长波容易被电离层吸收； 短波容易被电离层反射； 微波容易穿过电离层。
二、无线电波的传播方式
微波 微波: 频率很高；
直线传播。
二、无线电波的传播方式
无线电波的波段分布（根据：波长/频率）
三、无线电波的接收
1.电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的
电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电
流最强（这种现象叫做电谐振）
(完整版)高中物理选修3-4知识点总结
波长：在波的传播方向上，相对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，
一个周期时间内波传播的距离是一个波长。
在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）间的距离，等于波长。
自由振动
受迫振动
共振
受力情况
仅受回复力
周期性驱动力作用
周期性驱动力作用
振动周期频率
由系统本身性质决定，即固有周期或固有频率
由驱动力的周期或频率决定
驱动力周期（频率）等于固有周期（频率）
振动能量
振动物体的机械能不变
由产生驱动力的物体提供
振动物体物体获得的能量最大
常见例子
弹簧振子单摆
机器运转时底座发生的振动
纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线
气体、液体、固体都能传播纵波，但气体和液体不能传播横波，声波在空气中是纵波.
地震波，既有横波，也有纵波。
波的图象：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。
波的图象反映了介质中各个质点在某一时刻相对平衡位置的位移。
在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）间的距离，等于波长。
波速：波速反映波在介质中传播的快慢。V= ； V= f
波的频率是由波源决定的，波速是由介质决定的，波长是由波源和介质共同决定的。
由某时刻的波形图画出另一时刻的波形图：
平移法：先算出经时间Δt波传播的距离Δx=vΔt，再把波形沿波的传播方向平移Δx即可。波动图像具有重复性，当Δx=nλ+ x 时,可采取去整nλ留零x的方法,只需平移x即可。
波的衍射 原理
波的衍射原理
波的衍射是一种波动现象，当波遇到遮挡物或通过狭缝时，会发生弯曲和扩散的现象。
这种现象是由波的传播特性和物体形状的相互作用引起的。
根据赛德斯瓦德定律，当波传播到一个开口边缘时，波会弯曲并向周围扩散。
如果开口的大小与波长相当，衍射效应会更加明显。
例如，当光通过一个狭缝时，光波会向两侧弯曲，形成一系列光的暗纹和亮纹，这种现象被称为单缝衍射。
类似地，当波通过多个狭缝时，衍射效应会更加复杂，形成一系列交叠干涉图案，称为多缝衍射。
波的衍射可以通过洛雷兹方程和惠更斯-菲涅尔原理来解释。
洛雷兹方程描述了波动传播的行为，根据该方程，衍射效应是由波在传播过程中受到物体边缘的干扰导致的。
惠更斯-菲涅
尔原理认为，波前上的每个点都可以看作是次波波源，所有这些波源都会发出球面波，而波的衍射则是这些球面波的叠加效应。
波的衍射在光学、声学和波动力学等领域中具有重要的应用。
例如，衍射光栅是一种常见的光学元件，可以用于分光、干涉和波前调制等方面。
此外，衍射还被应用于声学中的声学干涉和声学成像，以及电子波束在微小开口和结构中的传播等领域。
总结来说，波的衍射是一种波动现象，当波传播到边缘或通过孔隙时，会发生弯曲和扩散的现象。
这种现象可以通过洛雷兹方程和惠更斯-菲涅尔原理来解释，具有广泛的应用。
2019-2020年人教版高中物理选修3-4教学案：第十二章 第4节 波的衍射和干涉含答案
第4节波的衍射和干涉一、波的衍射1．定义：波绕过障碍物继续传播的现象。
2．两种衍射现象(1)在水波槽中，在波源的前方放一个障碍物，使波源振动产生水波。
当障碍物较大时波被阻挡，在靠近障碍物后面没有波，只是在障碍物较远处，波才稍微有些绕到“影子”区域里，如图12-4-1甲所示，虽然发生衍射现象，但不明显。
图12-4-1当障碍物较小时发现波能绕过障碍物继续前进，如同障碍物不存在一样，如图乙所示，衍射现象明显。
(2)在水波槽中，在波源前方放一个有孔的屏，使波源振动产生水波。
当孔较大时发现水波经过孔后在连接波源与孔的两边的两条直线所限制的区域里传播，如图丙所示。
当孔较小时发现孔后的整个区域里传播着以孔为中心的圆形波，如图丁所示，衍射现象明显。
3．发生明显衍射现象的条件只有当缝、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。
二、波的叠加1．波的叠加原理1.波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
2．发生明显衍射的条件：缝孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长小。
3．波的干涉是指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。
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，介质中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。
图12-4-2表示了分别向右、向左传播的两列波1和2在相遇区域内的叠加过程。
2．波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。
两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。
(如图12-4-2所示)两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。
(如图12-4-3所示)图12-4-2 图12-4-3三、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．稳定干涉条件(1)两列波的频率必须相同。
教科版高中物理选修3-4课件 1 波的干涉、衍射课件1
自主学习
名师解疑
分类例析
二、波的干涉现象 实验及现象 (1)实验：在水波槽中，使水面上的两个振子以相同的频率、相 同的振动方向发生振动，产生两列相同的波． (2)现象：如图2-5、6-1所示，在振动着的水面上，出现一条条 从两个波源中间展开来的水面相对 平静 的区域和振动较强 的 区域．这两种区域的分布固定而且相互隔开．
自主学习
图2-5、6-2
名师解疑
分类例析
二、波的衍射现象 衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射现象． 凡能发生衍射现象的就是波． 波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异．缝 的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小是波发 生明显衍射的条件，不是波发生衍射的条件． 波长较长的波容易发生明显的衍射现象． 波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由 它发出与原来同频率的波在孔后传播，就偏离了直线方向．因 此波的直线传播只是在衍射现象不明显时的一种近似．
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形杀手——次声波武器 1880年，在美国罗德艾兰州纽波特市的伊斯顿斯·比奇镇附近 的海面上，人们发现一艘船，船只完好，货物依然如故，该船长 室内的早餐还在，只是舱内空无一人，全体船员不知去向．这就 是历史上曾记载的“鬼船”事件.1890年，帆船“马尔波罗号”满 载货物从新西兰驶往英国，途中忽然神秘地失踪.20年后，人们在 火岛岸边发现了它．奇怪的是，死去的船员都保持着当年在岗时 的姿势，死者没有外伤，也没有中毒迹象，船长航海日志的字迹 也可依稀可辨，这又给人们留下了一个神秘而难解的谜．
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到底什么是次声波呢？它强大的威力从何而来？所谓次声波， 即频率低于20赫兹的声波，人耳收听不到．次声波的波长往往很 长，因此能绕开某些大型障碍物发生衍射．例如，氢弹爆炸产生 的次声波，能绕地球跑上几圈．
【优化方案】(教师用书)2021年高中物理(人教版)选修3-4 12-4 波的衍射和干涉 课时作业
一、选择题1．下列关于波的衍射的说法正确的是()A．衍射是一切波特有的现象B．对同一列波，缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，衍射现象明显C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D．声波简洁发生衍射现象是由于声波波长较大解析：选ABD.衍射是一切波特有的现象，所以选项A正确，C错误；发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，才能观看到明显的衍射现象，所以选项B 是正确的；声波的波长在1.7 cm到17 m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波简洁发生衍射现象，所以选项D也是正确的．2．波长为60 m和17 m的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是()A．波长60 m的声波比17 m的声波传播速度慢B ．波长60 m的声波比17 m的声波频率小C．波长60 m的声波比17 m的声波易发生衍射D．波长60 m的声波不能被反射解析：选BC.不管波长长度为多少，声波在空气中的传播速度都约为340m/s，由波长、声速、频率关系可知f ＝vλ，波长越长，频率越小，所以A错误，B正确．由发生明显衍射的条件可知，波长较长，发生衍射较简洁，C正确．任何波都可以发生反射，D错误．3．下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是()A．相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B．相遇之后，两列波的振动状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的位移的矢量和D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰解析：选BCD.两列波相遇时，每一列波引起的振动状况都保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，故选项A错误，选项B、C正确；几个人在同一房间说话，发出的声波在空间中相互叠加后，并不转变每列波的振幅、频率，所以声波传到人的耳朵后，仍能辨别出不同的人所说的话，故选项D正确．4．(2022·南通高二检测)如图所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能毁灭的波形是下图中的哪个()解析：选BC.当两列波的前半个波(或后半个波)相遇时，依据波的叠加原理，在前半个波(或后半个波)重叠的区域里全部的质点振动的合位移为零，而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变，所以当它们相遇时可能毁灭的波形是图中B.当两列波完全相遇(即重叠在一起)时，由波的叠加原理可知，全部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，使得全部质点振动的位移加倍，所以当它们相遇时可能毁灭的波形是图中C.故选B、C.5. (2022·南昌八一中学高二检测)两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则()A．在两波相遇的区域中会产生干涉B．在两波相遇的区域中不会产生干涉C．a点的振动始终加强D．a点的振动始终减弱解析：选B.由题图知，两列波的波长不相等，不满足波的干涉条件，故B正确，A、C、D错误．6．(2022·洛阳一中高二期中)如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，则以下结论正确的是()A．质点b的速度正在增大，加速度正在增大B．质点b的速度正在减小，加速度正在增大C．这列波遇到尺寸为4.1 m的障碍物会发生明显的衍射现象D．这列波遇到频率为100 H z的波会发生稳定的干涉现象解析：选BC.由于波沿x轴正方向传播，依据“上下坡”法，可知b质点正向下振动，速度正在减小，加速度正在增大，故A错误，B正确．当波的波长比障碍物尺寸大或差不多时，就会发生明显的衍射．由图知该波的波长为λ＝4 m，所以这列波遇到尺寸为4.1 m的障碍物会发生明显的衍射现象，故C正确．由v＝λf 得：该波的频率为f＝vλ＝2004Hz＝50 Hz，则这列波遇到频率为50 Hz的波会发生稳定的干涉现象，故D错误．7．水槽中步调相反的波源S1、S2发出两列波长相等的水波，设某一时刻P点恰好是两波谷相遇，则() A．这两列波能发生干涉B．P点始终在波谷C．P是振动加强点D．P的位移有时可为零解析：选ACD.由两波波长相等可知两波频率相同，所以两列波能发生干涉，选项A正确．因某时刻P点是两波谷相遇，故P点是振动加强点，选项C正确．再过14T，P点就是两平衡位置相遇，选项B错误，D 正确．8.如图所示，水面上有A、B两个振动状况完全相同的振源，在AB连线的中垂线上有a、b、c三个质点，已知某时刻，a点是两列波的波峰相遇点，c点是与a点相邻的两列波的波谷相遇点，b为a、c的中点，则以下说法正确的是()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都是振动加强点解析：选D.在A、B的垂直平分线上的全部的点到A、B的路程差都等于0，因此都是振动加强点，故D 选项正确．9.如图所示，在均匀介质中S1和S2是同时起振(起振方向相同)、频率相同的两个机械波源，它们发出的简谐波相向传播．在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点，已知S1a＝ab＝bc＝cS2＝λ2(λ为波长)，则下列说法中正确的是()A．b点的振动总是最强，a、c两点的振动总是最弱B．b点的振动总是最弱，a、c两点的振动总是最强C．a、b、c三点的振动都总是最强D．a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱解析：选C.依据加强点的条件当某点到两波源距离Δx＝λ22n(n＝0,1,2…)时，该点加强，当Δx＝λ2(2n＋1)(n ＝0,1,2…)时，该点减弱．Δx a＝λ，Δx b＝0，Δx c＝λ.所以a、b、c三点都加强．☆10.如图所示，甲、乙两平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿y轴正方向传播，图中实线表示某一时刻的波峰位置，虚线表示波谷位置，对图中正方形中心的a、b、c、d四点的振动状况，正确的推断是()A．a、b点振动加强，c、d点振动减弱B．a、c点振动加强，b、d点振动减弱C．a、d点振动加强，b、c点振动减弱D．a、b、c、d点的振动都加强解析：选B.当两列波毁灭干涉现象时，要产生干涉图样，形成加强线、减弱线，即加强线、减弱线彼此相间的稳定的干涉图样，在图中设定A、B、C、D四点为实线相交点，即波峰与波峰相遇，都是振动加强点，可知B、D打算的直线为加强线，过A、C两点且平行于BD直线的两条直线也是加强线，a、c两点在BD直线上，故a、c点是振动加强点，分别过b、d点且平行于BD直线的两条直线均在两加强线之间，应为减弱线，故b、d两点的振动是减弱的．二、非选择题11．两列简谐波沿x轴相向而行，波速均为v＝0.4 m/s，两波源分别位于A、B处，t＝0时的波形如图所示．当t＝2.5 s时，M点的位移为________cm，N点的位移为________cm.解析：由题图可知，两列波的波长分别为λA＝0.2 m，λB＝0.4 m，波源的起振方向都沿y轴负方向，可知两波的周期分别为T A＝λA v＝0.5 s，T B＝λB v＝1 s．由于t＝0时M点距A波波前0.5 m，距B波波前0.3 m，故两波传播到M点时经受的时间分别为Δt A＝1.25 s，Δt B＝0.75 s．当t＝2.5 s 时，A波使M点已振动的时间为t－Δt A＝1.25 s＝52T A，引起质点M的位移x A＝0；B波使M点已振动的时间为t－Δt B＝1.75 s＝74T B，引起质点M 的位移x B＝2.0 cm，由波的叠加可知此时质点M的位移x＝x A＋x B＝2.0 cm.N点位移可用同样方法判定．答案：2.0012.如图所示，在直线PQ的垂线OM上有A、B两个声源，A、B分别距O点6 m和1 m，两个声源同时不断向外发出波长都为2 m的完全相同的声波，在直线PQ上从－∞到＋∞的范围内听不到声音的区域共有多少个？解析：经数学归纳，若某点到两波源的路程差为波长的整数倍，即Δx＝nλ(n＝0,1,2，…)，则该点振动加强，若某点到两波源的路程差为半波长的奇数倍，即Δx＝λ2(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，则该点振动减弱．直线PQ上的O点距两波源A、B的路程差最大，即AO－BO＝(6－1)m＝5 m＝52λ，故O点为减弱点．由O向－∞或由O向＋∞，直线PQ上各点到两波源A、B的路程差渐渐减小，其中Δx＝32λ的点有两个，Δx＝12λ的点有两个，所以在直线PQ上从－∞到＋∞的范围内听不到声音的区域共有5个．答案：5个。
新疆兵团农二师华山中学高中物理 12.4 波的衍射和干涉课件 新人教版选修3-4
?
d
波绕过障碍物区域少
衍射现象明显
λ
?
衍射现象不明显
d
一、波的衍射
研究 λ 水波槽实验：
？ 明显衍射
d
起波器
电动机的振动
发波水槽
毛玻璃屏幕 反射镜
2、发生明显衍射的条件
Байду номын сангаас
波长λ一定的水波通过宽度d不同的狭缝后的衍射图样
不明显 d
λ
d>λ 明显
d λ
明显
d
d≈λ
λ
d<λ
2、发生明显衍射的条件 在狭缝宽度d一定，不同波长的水波的衍射
二、波的干涉
2、 产生波的干涉的条件:
(1)两波源的频率相同。 (2)振动方向相同。
(3)相位差恒定。
二、波的干涉----干涉图样
二、波的干涉----波特有的现象
3、干涉图样的特点：
①振动加强点始终加强，振动减弱点始 终减弱。
②振动加强点和振动减弱点是间隔出现。
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。
日晕----光的衍射
光波和声波谁更容易发生明显衍射现象？ 声波波长：1.7cm-----17m 光波波长：0.4um-----0.7um
一、波的衍射
总结：
1、衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍 射现象。 2、衍射现象总是存在的，只有明显与不明显 的差异。 3、障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射 能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件 4、一般情况下，波长较大的波容易产生明 显的衍射现象。
声波的叠加
二、波的干涉 ②叠加原理
研究两列波相遇时位移的特点
【人教版】2020版高中物理 第十二章 机械波 第4课时 波的衍射和干涉学案 新人教版选修3-4
第4课时 波的衍射和干涉[研究选考·把握考情]知识点一 波的衍射[基 础 梳 理]1.定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。
2.发生明显衍射的条件：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。
3.一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。
[要 点 精 讲]1.衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。
2.波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，“障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多”只是发生明显衍射的条件。
3.波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向。
因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。
【例1】 如图1所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图象，从图象可知( )图1A.B侧波是衍射波B.A侧波速与B侧波速相等C.减小挡板间距离，衍射波的波长将减小D.增大挡板间距离，衍射现象将更明显解析小孔是衍射波的波源，A侧是衍射波，A错误；在同一种介质中，波速相等，故B正确；根据波速、波长和频率的关系式v＝λf，由于波速和频率不变，故波长不变，故C错误；波长越长越容易发生衍射现象，与波的频率和振幅没有关系，在波长无法改变的情况下可以减小挡板间距，故D错误。
答案 B知识点二波的叠加[基础梳理]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。
[即学即练]波源在绳的左端发出半个波①，频率为f1，振幅为A1；同时另一波源在绳右端发出半个波②，频率为f2(f2＞f1)，振幅为A2，P为绳的中点，如图2所示，下列说法正确的是( )图2A.两列波同时到达P点B.两列波相遇时P点波峰值可达到A1＋A2C.两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播D.因频率不同，这两列波相遇不能叠加解析因P为绳的中点，故两列波同时到达P点，A正确；因f2＞f1，故λ2＜λ1，当①的波峰传至P点时，②的波峰已过了P点，即两波峰在P点不会相遇，根据波的叠加原理，P点的波峰值不会达到A1＋A2，选项B错误，选项C正确；因波的叠加没有条件，故选项D错误。
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。
⑶只有横波才有偏振现象。
⑷光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E 所引起的，因此常将E 的振动称为光振动。
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。
2019-2020年教科版物理选修3-4讲义：第2章+5.波的干涉、衍射+6.多普勒效应及答案
5．波的干涉、衍射6．多普勒效应[先填空]1．波的叠加原理(1)波的独立传播两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动状态继续传播．(2)波的叠加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．2．波的干涉现象(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的现象．(2)干涉图样波的干涉中形成的稳定图样．(3)干涉条件频率和振动方向相同的波．(4)干涉是波特有的现象．[再判断]1．两列波相叠加就能形成稳定的干涉图样．(×)2．在操场上不同位置听到学校同一喇叭的声音大小不同，是声波的干涉现象．(×) 3．两个人一起说话，不会发生干涉现象．(√)[后思考]1．敲击音叉使其发声，然后转动音叉，为什么听到声音忽强忽弱？【提示】这是声波的干涉现象．音叉的两股振动频率相同，这样，两列频率相同的声波在空气中传播，有的区域振动加强，有的区域振动减弱，于是听到声音忽强忽弱．2．有人说在波的干涉图样中，加强点就是位移始终最大的点，减弱点就是位移始终为零的点，这种说法对吗？【提示】这种说法不正确．在干涉图样中的加强点是以两列波的振幅之和为振幅做振动的点，某一瞬时振动位移可能是零．同理，减弱点是以两列波的振幅之差为振幅做振动的点，它的位移不一定始终为零．1．波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加．2．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、振动方向相同、相差恒定．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，这样不能形成稳定的振动加强区和减弱区．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．3．明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的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．4．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，振幅可能为0)，但其位移随时间发生变化．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．6．振动“加强点”与“减弱点”的判断(1)理论判断法①设波源S1、S2振动情况完全相同，它们产生的两列波在同一介质中传播．对介质中的任一点P，如图离两波源距离分别是S1P、S2P，P点到波源的距离差Δx ＝S1P－S2P.a．当Δx＝nλ(n＝0,1,2, …)即距离差为波长的整数倍时，P点为振动加强点；b．当Δx＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，…)即距离差为半个波长的奇数倍时，P点为振动减弱点；②若两列波波源振动步调相反，则上述结论反之即可．(2)现象判断法若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为振动加强点；若总是波峰与波谷相遇，则该点为振动减弱点．1．两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇．下列说法正确的是()A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅E．两列波的频率相同，能产生稳定的干涉图样【解析】波峰与波峰相遇处的质点振动加强，振幅为A1＋A2，而质点的位移大小在0～A1＋A2之间变化；波峰和波谷相遇处的质点，振动减弱，振幅为|A1－A2|，其位移大小在0～|A1－A2|之间变化，故B、C错，A、D对．由于两列波是相干波，故频率相同，能产生稳定的干涉图样，E正确．【答案】ADE2．如图所示，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(图中实线)，另一列沿x轴负方向传播(图中虚线)．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＝________处的点，振幅最小的是x＝________处的点．【解析】由波的叠加原理x轴上任一点的位移都等于两列波单独引起的位移的矢量和．对x＝4,8两点两列波引起的两个分振动相位差为0，这两点加强，对x＝2,6两点两列波单独引起的分振动相位差为π，故这两点减弱．【答案】4,82,6确定振动加强点和减弱点的技巧1．波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为振动加强点，波峰与波谷相遇的点为振动减弱点．2．在波的传播方向上，加强点的连线为加强区，减弱点的连线为减弱区．3．不管波如何叠加，介质中的各质点均在各自的平衡位置附近振动．知识点二| 波的衍射现象[先填空]1．定义波绕过障碍物继续向前传播的现象．2．发生明显衍射的条件缝、孔的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多，或者比波长更小．[再判断]1．孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象．(×)2．孔的尺寸比波长小能观察到明显的衍射现象．(√)3．超声波比普通声波的波长小．(√)[后思考]1．只有当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，才能发生波的衍射现象吗？【提示】障碍物或狭缝的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件．衍射是波特有的现象，一切波都会发生衍射现象．2．是否孔的尺寸越小，衍射现象越容易观察？【提示】不是．当孔的尺寸非常小时，衍射波的能量很弱，实际上很难观察到波的衍射．1．波的衍射是波在传播过程中所独具的特征之一，衍射是否明显，通常的衡量标准就是孔或缝的宽度d与波长λ的比值dλ，比值越小，衍射现象相对越明显．2．孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系仅是衍射能否明显发生的条件，波的衍射没有条件．3．明显衍射发生时，并不一定能清楚地感受到，如当孔远远小于水波波长时，衍射应当非常明显，但因孔很小，单位时间内通过孔的能量很小，又分布到很大的区域上，水波将非常弱，则看不清楚．3．图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(A、B、C图)或障碍物(D，E图)，其中能发生明显衍射现象的有()【解析】图B、C中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射，图E中障碍物与波长相差不多，能发生明显衍射．【答案】BCE4．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动频率是5 Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为多少？【解析】在水槽中激发的水波波长为λ＝vf＝0.055m＝0.01 m＝1 cm.要求在小孔后产生显著的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长．【答案】小于1 cm衍射现象的两点提醒1．障碍物的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，波长越大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．知识点三| 多普勒效应[先填空]1．概念当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率不同．后来这一现象就被命名为多普勒效应．2．多普勒效应的成因(1)波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率相同．(2)波源相对于介质静止不动，观测者相对波源运动．当观测者朝着波源运动时，它在单位时间内接收到的完整波数目增多，表明测得的频率大于波源振动的频率；当观测者远离波源运动时，它在单位时间内接收到的完整波数目减少，表明测得的频率小于波源振动的频率．(3)观测者相对介质静止，波源相对观测者运动．当观测者与波源两者相互接近时，接收到的频率将大于波源的频率；当二者远离时，接收到的频率将小于波源的频率．3．多普勒效应的应用(1)机械波、电磁波都会产生多普勒效应．根据频率的变化，我们可以测出波源相对于介质的速度．(2)医疗上，利用超声波的多普勒效应，可以测量心脏血流速度，为诊断提供重要依据．(3)多普勒效应在测定人造卫星位置的变化，测定流体的流速，检查车速等方面都有广泛的应用．(4)在天文学上，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度．[再判断]1．声源与观察者相互靠近时，声源的频率增大．(×)2．当波源和观察者向同一个方向运动时，一定会发生多普勒效应．(×)3．火车的音调越来越高，说明火车正从远处靠近观察者．(√)[后思考]1．多普勒效应能否产生与波源和观察者间的距离有关系吗？是不是距离越近，越容易发生多普勒效应？【提示】能否发生多普勒效应仅取决于波源和观察者间的距离是否变化，与距离的大小没有关系．2．火车进站和出站时，坐在火车上的乘客，能感受到汽笛的音调发生变化吗？【提示】不能．坐在火车上的乘客感到汽笛声未变，是因为声源相对听者是静止的，路旁的人感到汽笛音调发生变化，是因为声源相对听者是运动的．1．当波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率f观察者变大，反之观察者变小．接收到的频率f观察者2．发生多普勒效应时，不论观察者接收到的频率发生了怎样的变化，波源的真实频率并不会发生任何变化．3．多普勒效应的应用测量车辆速度；测量天体运动情况；检查病变，跟踪目的物(如导弹、云层)等等．5．下列说法中正确的是()A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了B．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化C．多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的E．当观察者向波源靠近时，观察到波的频率变小【解析】当波源与观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，选项C 正确．发生多普勒效应时是接收到的频率发生了变化，而波源的频率没有变化．故A错，B对，而D也是正确的．当观察者向波源靠近时，会观察到波的频率变大，E错．【答案】BCD6.如图所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0，车速v2>v1.甲听到的笛声的频率为f1，乙听到的笛声的频率为f2，司机自己听到的笛声的频率为f3，则此三人听到笛声的频率由高至低依次为________．【解析】由于v2＞v1，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频率变大，即f1＞f0.由于乙静止不动，汽车和乙的相对距离增大，乙听到的频率变小，即f2＜f0.由于司机和声源相对静止，所以司机听到的频率不变，即f3＝f0，综上所述，三人听到笛声的频率由高至低依次为f1、f3、f2.【答案】f1、f3、f27．公路巡警开车在高速公路上巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波，结果该超声波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的超声波频率比发出的低．(1)此现象属于()A．波的衍射B．波的干涉C．多普勒效应D．波的反射(2)若该路段限速为100 km/h，则该轿车是否超速？(3)若该轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？【解析】(1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低，此现象为多普勒效应，选项C正确．(2)因巡警车接收到的频率低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定且在后面，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该轿车超速．(3)若该轿车以20 m/s的速度行进，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高．【答案】(1)C(2)见解析(3)见解析多普勒效应的判断方法1．确定研究对象．(波源与观察者)2．确定波源与观察者是否有相对运动．若有相对运动，能发生多普勒效应，否则不发生．3．判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变．。
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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波的衍射
教学目标
一、知识目标
1.知道什么是波的衍射现象.
2.知道波发生衍射的条件.
3.知道衍射是波特有的现象.
二、能力目标
提高学生从实验现象总结规律的能力.
三、德育目标
通过对衍射现象的学习，使学生学会从现象中发现规律的方法.
教学重点
1.波的衍射现象.
2.波能够产生明显衍射的条件.
教学难点
产生明显衍射条件的教学.
教学方法
实验归纳法、电教法、讲练法
教学用具
水波槽、两块挡板、两块有小孔的木板、实物仪、水波的衍射照片.教学过程
本节课的学习目标.
1.知道什么是波的衍射现象和衍射的定义.
2.理解发生明显衍射现象的条件.
3.认识衍射是波特有的现象.
学习目标完成过程
一、引入
［放录像］
在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播，好像它们并不存在.
［教师］
在水波的传播过程中，遇到小石、芦苇等障碍物时，为什么会绕过它们继续传播呢？
本节课我们来学习这种现象.
板书：波的衍射
二、新课教学
(一)波的衍射
［演示实验］
在实物仪上放一个发波水槽
1.使振动片开始振动，观察产生的水波.
2.在波源的前方放一个障碍物(例如一块木板)，观察发生的现象.
3.在波源的前方放一个小的障碍物(如一段细铁丝)，观察水波在传播过程中发生的现象.［学生操作］
［学生描述看到的现象］
教师总结并板书：
1.波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射.
2.衍射有的时候不明显(例如刚才的现象二)，有的时候很明显(例如刚才的现象
三).
［演示实验］
1.在仪上放一个发波水槽.
2.让振动片振动，观察水面形成的波.
3.在水槽内放两块挡板，当中留一窄缝，观察水波通过窄缝后怎样传播.
4.改变挡板间窄缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化？
［学生描述看到的现象］
［教师总结］
通过以上现象可知：当波通过小孔时，也能产生衍射现象，且孔越小，衍射现象越明显.板书：
波的传播过程中，波偏离直线传播的方向而绕到障碍物或小孔的“阴影”区的现象，叫做波的衍射.
(二)产生波的衍射的条件
教师做进一步讲解说明：
1.衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象.
2.衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异.
3.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.
4.一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象.
5.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(称为子波)在孔或障碍物后传播，于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象.
6.当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于能量的减弱，衍射现象不容易观察到.
(三)强化训练
［出示课堂讨论题］
将一只小瓶立于水槽中，在槽中激发水波若想在瓶子后面看到水波绕进的衍射现象，激发水波的振子振动频率大些好还是小些好？为什么？
三、小结
四、作业。