第十二章4波的衍射和干涉
波的干涉和衍射(课堂PPT)
四、波的干涉
3．产生干涉的条件：两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干 涉图样．而要产生稳定的干涉现象形成稳定的干涉图样， 则需要满足一定的条件．
产生干涉的条件：a.频率必须相等。b.振动方向一致 （同类波）c.相差恒定
4．对振动加强区和振动减弱区的判断：
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四、波的干涉
假设在两列波的叠加区域有一个P点，它到两 列波源的距离分别为S1、S2，两列波的波长 为λ。
矢量和．
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两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区 域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现象。
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四、波的干涉
1．波的干涉：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．
干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样． 学科网
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四、波的干涉
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.
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四、波的干涉
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．
B．挡板前波纹间距离相等
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，能更明显地观察衍射现象
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二、波的叠加
两列波相遇后，彼此 穿过，继续传播，波 的形状和传播的情形 都跟相遇前一样，也 就是说，相遇后，它 们都保持各自的运动 状态，彼此都没有受 到影响．
波的衍射和干涉
课堂练习
2、如图所示，A、B为两个完全相同的相干 如图所示， 波源，它们产生的两列波在AB AB连线的中垂 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， 线上的P点相遇时，则（ AD ） A、P点振动始终加强 点振动有时加强， 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
思考与讨论 为什么频率和振动情况相同的两列波相遇时能出 现振动始终加强的区域？ 现振动始终加强的区域？
如果在某一时刻， 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， 相遇，经过半个周期， 就变成波谷和波谷相 波峰和波峰、 遇。波峰和波峰、波 谷和波谷相遇 质点的位移都是最大， 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， 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。 涉的加强点，质点的振动最激烈。
思考与讨论 为什么两列波相遇时能出现振动始终减弱的区域？ 为什么两列波相遇时能出现振动始终减弱的区域？
如果在某一时刻， 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， 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， 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， 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， 幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持 平静。 平静。
拓展练习
3、在同一均匀介质中有S1、S2两个波源， 在同一均匀介质中有S 两个波源， 这两个波源的频率相同。 这两个波源的频率相同。S1、S2相距两个波 点为S 直线的中点，今以B 长，B点为S1S2直线的中点，今以B为圆心以 为半径画圆，问在该圆周上（ R＝λ为半径画圆，问在该圆周上（S1、S2 两点除外）共有几个振动加强点？ 两点除外）共有几个振动加强点？
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．
波的衍射与干涉的计算
波的衍射与干涉的计算波的衍射与干涉是物理学中重要的现象和计算方法。
它们描述了波动现象在传播过程中的特性和影响。
在本文中，我们将介绍一些和波的衍射与干涉相关的计算方法，并探讨它们的应用。
波的衍射是指波在遇到障碍物或通过缝隙时发生弯曲和扩散的现象。
当波传播到障碍物或缝隙时，它们会发生折射、散射和干涉，从而形成衍射效应。
衍射现象的计算可以通过洛伦兹-费涅尔衍射公式进行。
这个公式是根据赫尔姆霍兹方程和亥姆霍兹方程推导出来的，它可以描述波在衍射过程中的传播和干涉特性。
为了更好地理解波的衍射与干涉的计算过程，我们可以以光波为例。
当光波通过一个狭缝时，它会发生衍射现象。
通过公式计算，我们可以得到波的幅度和相位分布，从而进一步分析其衍射图样。
干涉是指两个或多个波相遇时相互叠加形成新的波形的现象。
其中，干涉可以分为相干干涉和非相干干涉。
相干干涉一般指的是相干光通过分束器或其他装置分为两束，并在某一点上相遇形成干涉条纹。
这种情况下，我们可以使用杨氏干涉实验来计算干涉条纹的宽度和间距。
波的相位是波动现象中的一个重要概念，它描述了波的振动状态。
在衍射和干涉的计算中，相位是一个关键的参数。
相位的计算可以通过波的传播速度、波长、振荡周期等指标来确定。
除了理论计算，实验也是研究波的衍射与干涉的重要途径。
在实验中，我们可以利用干涉仪、衍射光栅等装置来观察和测量衍射与干涉现象。
这些实验可以帮助我们验证理论模型，并进一步理解波的行为。
波的衍射与干涉在不同领域具有广泛的应用。
在光学领域，干涉和衍射技术被广泛应用于激光干涉测量、光学薄膜研究等领域。
在声学领域，波的干涉和衍射技术被应用于无损检测、声学成像等领域。
此外，衍射和干涉还在电子学、无线通信等领域中起着重要作用。
综上所述，波的衍射与干涉是物理学中的重要现象和计算方法。
通过对波动方程和干涉公式的理解和运用，我们可以计算出波的衍射和干涉的特性，进一步理解波的行为和物理规律。
在实际应用中，波的衍射与干涉技术具有广泛的应用前景，为各个领域的研究和应用提供了重要的理论基础。
《波的干涉与衍射》 讲义
《波的干涉与衍射》讲义一、波的基本概念在我们探讨波的干涉与衍射现象之前，先来了解一下波的一些基本概念。
波是一种能量传递的方式，它可以在介质中传播。
常见的波有机械波和电磁波。
机械波需要介质来传播，比如水波、声波；电磁波则不需要介质，比如光波、无线电波。
波具有一些重要的特性，如波长、频率、波速等。
波长是指相邻两个波峰或波谷之间的距离；频率是指单位时间内波振动的次数；波速则是波在介质中传播的速度，它等于波长与频率的乘积。
二、波的干涉当两列或两列以上的波在空间相遇时，就会发生波的干涉现象。
波的干涉条件有两个：一是两列波的频率必须相同；二是两列波的振动方向必须相同，并且具有固定的相位差。
我们来想象一下这样的场景：有两个相同的波源，它们同时向外发出频率相同的波。
当这些波在空间中传播并相遇时，在某些区域，两列波的振动总是相互加强，形成振动加强区；而在另一些区域，两列波的振动总是相互削弱，形成振动减弱区。
振动加强区的特点是振幅增大，能量增强；振动减弱区的特点则是振幅减小，能量减弱。
那么，如何确定哪些地方是振动加强区，哪些地方是振动减弱区呢？这就要用到干涉的条件和波的叠加原理。
假设两列波的波程差为Δr，波长为λ，当Δr 等于波长的整数倍时，两列波在该点振动加强；当Δr 等于半波长的奇数倍时，两列波在该点振动减弱。
波的干涉在生活中有很多实际应用。
比如，在光学中，利用干涉可以制作出高精度的测量仪器，如迈克尔逊干涉仪；在无线电技术中，干涉可以用于提高信号的接收质量。
三、波的衍射接下来，我们再来看波的衍射现象。
波在传播过程中遇到障碍物或小孔时，会偏离原来的直线传播路径，绕过障碍物或从小孔中“钻”过去，这种现象就是波的衍射。
衍射现象是否明显，与障碍物或小孔的尺寸以及波长有关。
当障碍物或小孔的尺寸比波长小得多时，衍射现象非常明显；当障碍物或小孔的尺寸与波长相差不多时，衍射现象也比较明显；当障碍物或小孔的尺寸比波长大得多时，衍射现象就不太明显了。
高中物理波的衍射和干涉(1)
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地
观察衍射现象
三、波的叠加
在介质中常常有几列波同时传播，两列波 相遇时，会出现什么现呢？会不会像两个小 球相碰那样，都改变原来的运动状态呢？当 两列波相遇时会发生什么现象呢？
观察两列波的叠加2.swf波相遇时的现象 两列波相遇时能够保持各自的运动状态，
(2)两列波产生稳定干涉的必要条件
两列频率相同的同类波
说明：①干涉现象中那些总是振动加 强的点或振动减弱的点是建立在两波 源产生的机械波波长相同，也就是频 率相同的前提下．
②如果两列频率不同的波相叠加，得 到的图样是不稳定的，而波的干涉是 指波叠加中的一个特例，即产生稳定 的叠加图样．
例4．两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
例5．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
③如果两列波频率相同，但振幅相 差很大，将不会有明显的干涉现象， 因为振动加强区域与振动减弱区域 都在振动，振幅差别不大．
(4)波的干涉和衍射都是波所 特有的现象
一切波都能够发生干涉和衍 射现象；反之能够发生干涉 和衍射现象的，一定是波．
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。
12-4 波的衍射和干涉
2．两列波产生稳定干涉的必要条件 两列 频率相同 的同类波 3．波的干涉和衍射都是波所特有的现象
干涉 一切波都能够发生干涉 和衍射 现象；反之能够发生
和 衍射 现象的，一定是波。
第十二章
第四节
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重点难点突破
第十二章
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第十二章
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二、对波的叠加原理的理解 1．波的叠加原理说明了两方面内容，一是波的独立传 播，二是相遇时的叠加。 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(如图甲所 示)。
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5．干涉图样及其特征 (1)干涉图样 ：如图所示
第十二章
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(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。
题型3 对波的干涉的理解
干涉型消声器能有效地消除低频噪声，发动机(正 常工作期间)周期性排气噪声，就是一种典型的低频噪声。 一台四缸四冲程发动机，当它以2 000r/min的转速运转时， 其峰值频率在200Hz以下的噪声较大。所以常用干涉型消声 器来消除这类低速转动发动机所发出的低频噪声，一台带
第十二章
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高中物理 第十二章 机械波 第4节 波的衍射和干涉课件
读一读
辨一辨
(3)两列波叠加时,质点的总位移一定变大。 ( ) 解析：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。 答案：× 2.探究讨论。 (1)教材波的衍射的演示中图12.4-1中甲、乙哪个图象衍射现象 更明显? 答案：乙图象衍射现象更明显。 (2)医院中探测仪器“B超”为什么用超声波而不用普通声波? 答案：超声波的波长短,不易发生衍射,故波能反射回来并被接 收。
1.衍射是波特有的现象 (1)一切波都能发生衍射现象,只是有的明显,有的不明显。 (2)波的直线传播只是在衍射不明显时的近似。 (3)波长较长的波容易产生明显的衍射现象。 2.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。 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。
辨一辨
二、波的叠加与波的干涉
阅读教材第33~35页,了解波的叠加原理、波的干涉现象、产生
干涉的条件。
1.什么是波的叠加原理?
答案：几列波相遇时能够保持各自的运动特征,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。
2.什么是波的干涉?
答案：B
探究一
探究二
问题导引 名师精讲 典例剖析
对波的叠加、波的干涉现象的理解 如图所示,操场中两根竖直杆上各有一个扬声器,接在同一扩音 机上,一位同学沿着AB方向走来,他听到的声音会有什么变化?为什 么?
波的干涉和衍射现象
波的干涉和衍射现象波的干涉和衍射是波动现象中非常重要且有趣的现象。
它们具有深刻的物理意义，不仅可以解释光的行为，还可以应用于各个领域。
本文将介绍波的干涉和衍射现象，并探讨它们在光学和其他领域中的应用。
波的干涉是指两个或多个波相互叠加时产生的干涉现象。
当两个波波峰或波谷相遇时，它们会相互增强，形成明亮的干涉条纹；而当波峰与波谷相遇时，则会相互抵消，形成暗条纹。
这种干涉现象可以用叠加原理解释。
波动理论认为，波既具有粒子特性，也具有波动特性，而干涉现象正是波动特性的体现。
波的干涉现象最早被英国物理学家托马斯·杨发现并解释为光的干涉。
杨实验通过将光线分成两道光，然后让它们通过两个微细的狭缝，之后让它们重新重合。
当光线重合时，就会观察到明暗相间的干涉条纹。
这一实验验证了光是一种波动现象，并奠定了光的波动理论的基础。
波的干涉除了可以发生在光波上，还可以发生在其他类型的波上，比如水波、声波等。
比如，当水波通过两个狭缝时，也会出现干涉现象，形成明暗相间的水波纹。
这种水波干涉现象在海洋学研究中被广泛应用，可以用来研究海浪的传播和波动特性。
波的衍射是指波通过障碍物或孔径时发生的偏斜现象。
当波通过一个小孔时，会呈现出一种扩散的现象，形成从中心向外辐射的光圈。
波的衍射现象可以解释为波通过障碍物或孔径时，波的传播方向发生了改变。
波的衍射现象对于光学的发展起到了重要作用。
它帮助人们理解了光是如何传播的，并为光的波动理论提供了重要的支持。
在现代光学中，衍射也被广泛应用于衍射光栅、衍射仪器等方面。
光栅是光的波长级衍射光栅，它可以分解复杂的光谱，对于光谱分析具有重要意义。
许多重要的科学实验，如迈克尔逊干涉仪的工作原理也依赖于衍射现象。
除了光学，波的干涉和衍射现象在其他学科中也有着广泛的应用。
比如，在声学中，波的干涉和衍射现象可以用来制作音乐乐器或调音。
在地质学中，地震波的干涉和衍射现象可以用来研究地壳的结构和地震活动。
波的干涉和衍射 每课一练(含解析) (35)
第十二章机械波第4节波的衍射和干涉课时分层训练「基础达标练」1．一块小石子投入河水中激起一列水波，遇到障碍物后能发生明显衍射现象，障碍物是()A．静止在河面的渔船B．静止在河面的货船C．竖立在河中的竹竿D．竖立在河中的桥墩解析：选C河水中激起一列水波，遇到障碍物后能发生明显衍射现象，依据发生明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长相差不大或者比波长小，故该障碍物的尺寸较小，故C正确，A、B、D错误．2．(多选)当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，则() A．质点P的振动始终是加强的B．质点P的振幅最大C．质点P的位移始终最大D．质点P的周期最大解析：选AB P点为波峰与波峰叠加，为振动加强点，振动始终加强，振幅最大．位移在变化，有时为零，有时最大，故A、B正确，C错误；质点P的周期不变，选项D错误．3．(2019·山西怀仁八中高二月考)已知空气中的声速为340 m/s.现有几种声波：①周期为120s，②频率为104Hz，③波长为10 m，它们传播时若遇到宽约为13 m的障碍物，能产生显著的衍射现象的是() A．①和②B．②和③C．①和③D．都可以解析：选C由波速公式v＝λf得：波长λ＝vf＝v T，则①②③三种声波的波长分别为λ1＝340×120 m ＝17 m ，λ2＝340104 m ＝0.034 m ，λ3＝10 m ，根据发生明显衍射现象的条件可知，①③两声波的波长与障碍物的尺寸差不多，能产生明显的衍射现象，故C 正确．4．(多选)某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔，查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风．进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果．如图是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波．则( )A ．降噪过程实际上是声波发生了干涉B ．降噪过程可以消除通话时的所有背景杂音C ．降噪声波与环境噪声的传播速度相等D ．P 点经过一个周期传播的距离为一个波长解析：选AC 分析题意可知，降噪过程实际上是声波发生了干涉，降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，频率相同，由于两列声波等幅反相，使噪声振动减弱，A 选项正确；降噪过程不能消除通话时的所有背景杂音，只能消除与降噪声波频率相同的杂音，B 选项错误；机械波传播的速度由介质决定，所以降噪声波与环境噪声的传播速度相等，C 选项正确；机械波在传播过程中，介质中的质点不会随波移动，D 选项错误．5．(多选)两列完全相同的机械波于某时刻的叠加情况如图所示，图中的实线和虚线分别表示波峰和波谷，此时( )A ．a 、b 连线中点振动加强B．a、b连线中点速度为零C．a、b、c、d四点速度均为零D．再经过12周期c、d两点振动仍然减弱解析：选ACD题图是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况，实线和虚线分别表示波峰和波谷，则a点是波谷与波谷相遇点，b是波峰与波峰相遇点，c、d两点是波峰与波谷相遇点．则a、b两点是振动加强的，且ab连线上也是振动加强的，c、d两点是振动减弱的，故A正确，B错误；a、b分别处于波谷、波峰位置，此时它们的速度为零，c、d是波峰、波谷相遇点，为减弱点，其振幅为零，则c、d的速度也为零，因此它们的速度均为零，故C正确；c、d两点处于波谷与波峰相遇处，再经过12周期，c、d两点振动仍然减弱，故D正确．6．(多选)(2019·福建师大附中高二期中)如图所示，两列简谐横波分别沿x 轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x＝－1.0 m和x＝5.0 m处，两列波的速率均为v＝2 m/s，两波源的振幅均为A＝2 cm.图示为t＝0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此刻平衡位置处于x＝1.0 m和x＝3.0 m的M、N两质点刚开始振动．质点P、Q的平衡位置分别处于x＝2.0 m和x＝2.5 m处，关于各质点运动情况判断正确的是()A．质点Q的起振方向沿y轴正方向B．t＝1.25 s时刻，质点M的位移为－4 cmC．两列波能发生干涉，发生干涉后质点P为振动减弱点D．两列波能发生干涉，发生干涉后质点Q为振动加强点解析：选ACD M、N点刚起振，由同侧法可知，M点向下振动，N点向上振动，即两列波的起振方向相反．由两列波的传播速度相等，Q距N点近，故N点的振动形式先传播到Q点，故Q点的起振方向与N点的起振方向相同，起振时沿y轴向上，A对；M点距两波源的距离差值为一个波长，因两列波的起振方向相反，故M点为振动减弱点，两列波的振幅相同，故M点的位移始终为零，B错；同理可判断P为振动减弱点，Q为振动加强点，C、D对．7．如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源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)，S1的振幅A1＝4 cm，S2的振幅A2＝3 cm，则下列说法正确的是()A．质点D是振动减弱点B．质点A、D在该时刻的高度差为14 cmC．再过半个周期，质点B、C是振动加强点D．质点C的振幅为7 cm解析：选B题图是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况，实线和虚线分别表示波峰和波谷，则D点是波谷与波谷相遇点，A点是波峰与波峰相遇点，B、C两点是波峰与波谷相遇点．则A、D两点是振动加强的，且B、C两点是振动减弱的．质点D是振动加强点，故A错误；S1的振幅A1＝4 cm，S2的振幅A2＝3 cm，质点A是处于波峰叠加位置，相对平衡位置高度为7 cm，而质点D处于波谷叠加位置，相对平衡位置为－7 cm，因此质点A、D在该时刻的高度差为14 cm，故B正确；B、C两点是振动减弱点，再过半个周期，质点B、C 仍是振动减弱点，故C错误；质点C是波峰与波谷的叠加点，则其合振幅为1 cm，故D错误．8．甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24 m．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．(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30 m的桥洞，桥墩直径为3 m，桥墩处能否看到明显衍射？(4)若该桥为一3 m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？解析：(1)由题意知：周期T＝6020s＝3 s.设波长为λ，则5λ＋λ2＝24 m，λ＝4811m.由v＝λT 得，v＝4811×3m/s＝1611m/s.(2)由于λ＝4811m，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，都能发生明显衍射现象．答案：(1)4811m1611m/s(2)会(3)能(4)能「能力提升练」9．(多选)甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中相向传播并相遇，在t＝0时刻两列波的位置如图所示．若两列波的周期分别为T甲和T乙，则()A．这两列波相遇时能产生干涉现象B．这两列波将同时到达坐标原点C．在t＝34T乙时刻，x＝0.1 m处质点受到的回复力为零D．在t＝2T甲时刻，x＝0.1 m处质点的位移为零解析：选BD两列简谐横波在同一均匀介质内传播，可知波速相等，由题图可知两列波的波长不相等，由v＝λf可知，频率不相等，不能产生干涉现象，故A错误；两列简谐横波在同一均匀介质内传播，可知波速相等，此时两列波到原点的距离相等，根据t＝x v可知这两列波将同时到达坐标原点，故B正确；时刻，乙波刚好传播到原点处，此时x＝0.1 m处质点位于波峰，受到在t＝34T乙的回复力不为零，故C错误；根据图象可知T甲＝0.2v，T乙＝0.4v，即T乙＝2T甲，在t＝2T甲时刻，甲波刚好传播到x＝0.1 m处，乙波波形中点平衡位置传到x＝0.1 m处，此时x＝0.1 m 处质点的位移为零，故D正确．10．(多选)如图甲所示，在水平面内的三个质点分别位于直角三角形ABC的顶点上，已知AB＝6 m，AC＝8 m．t0＝0时刻A、B开始振动，波动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t＝4 s时C点开始振动．则()A．该机械波的传播速度大小为4 m/sB．两列波相遇后，C点振动加强C．两列波相遇后，C点振动减弱D．该列波的波长是2 mE．该列波的周期T＝1 s解析：选BDE分析图乙可知，波长为2 m，D选项正确；介质决定波速，两波源在同一介质中传播，故两列波的波速相同，根据几何关系可知，A处振动＝2 m/s，A选项错误；两波源振动情况相同，两波源先到达C点，波速v＝ACt到介质中某质点的波程差为整数个波长时，该质点为振动加强点．C点到A、B两点的路程差为Δs＝BC－AC＝λ，故C点为振动加强点，B选项正确，C选项错误；根据波长、周期和波速的关系可知，T＝λv＝1 s，E选项正确．11．(多选)(2019·全国卷Ⅲ)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上．振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源．两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样．关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是()A．不同质点的振幅都相同B．不同质点振动的频率都相同C．不同质点振动的相位都相同D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化解析：选BDE在波的干涉实验中，质点在振动加强区的振幅是两列波振幅之和，质点在振动减弱区的振幅是两列波振幅之差，A项错误；沿波的传播方向上，波不停地向外传播，故各质点的相位不都相同，C项错误；两波源振动频率相同，其他各质点均做受迫振动，故频率均与振源频率相同，周期均与振动片的周期相同，B、D项正确；同一质点到两波源的距离确定，故波程差恒定，即相位差保持不变，E项正确．12．(多选)如图所示，在x轴上有两个沿竖直方向振动的波源S1、S2(图中未画出)在两波源之间有a、b两个点，二者间距为2 m．已知a点振动始终减弱且振幅为2 cm，b点振动始终加强且振幅为8 cm，观察发现b点连续出现两次波峰间隔时间为2 s，假设a、b之间没有振动加强点和减弱点．则下列判断正确的是()A．两波源S1、S2振动周期一定相同，且周期为2 sB．两波源S1、S2在介质中产生的机械波的波长为4 mC．波源S1振幅可能是5 cmD．两波源S1、S2在介质中产生的机械波的波速为4 m/s解析：选ACD 两列波发生干涉，它们的频率、周期一定是相等的，b 点连续出现两次波峰间隔时间为2 s ，可知两波源的周期都是2 s ，故A 正确；由题假设a 、b 之间没有振动加强点和减弱点，a 点振动始终减弱，b 点振动始终加强；设a 到左右两个波源的距离分别为x a 1和x a 2，则：|x a 1－x a 2|＝⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋12λ；① 设b 到左右两个波源的距离分别为x b 1和x b 2，则：|x b 1－x b 2|＝nλ②a 、b 之间的距离：L ＝|x a 1－x b 1|＝|x b 2－x a 2|＝2 m ③联立①②③式可得λ＝8 m ，故B 错误；由于a 点振动始终减弱且振幅为2 cm ，b 点振动始终加强且振幅为8 cm ，设A 的振幅为A 1，B 的振幅为A 2，则：A 1＋A 2＝8 cm ；|A 1－A 2|＝2 cm可得A 1＝3 cm 或A 1＝5 cm ，故C 正确；两列波的波速：v ＝λT ＝82＝4 m/s ，故D 正确．13．如图是两个波源振动频率相同、振动方向相同的两列波在空间传播的情景，实线表示波峰，虚线表示波谷．a 为虚线交点，b 为实线交点，c 为a 与b 连线的中点．(1)从图示时刻开始，经过12周期，a 、b 、c 各点分别处于什么位置？ (2)从图示时刻开始，经过34周期，a 、b 、c 各点又分别处于什么位置？解析：(1)由题图可知，此刻a 、b 点分别是两列波的波谷相遇点和波峰相遇点，都是振动加强点；而c 点处于加强区域，所以c 点也是加强点，a 、b 、c 三点的振幅为两列波的振幅之和．此刻a 点在波谷，b 点在波峰，c 点在平衡位置，经12周期后，a点在波峰，b点在波谷，c点仍在平衡位置．(2)经过34周期，a点在平衡位置，将向波谷振动；b点在平衡位置，将向波峰振动；c点为a、b的中点，所以此刻c点在波峰位置．答案：(1)a在波峰，b在波谷，c在平衡位置(2)a在平衡位置，b在平衡位置，c在波峰14.有频率相同、振动方向相同的两个声源S1和S2，如图所示．一人站在声源北方的A点，此人此时听到的声音很响，这个人向东慢慢移动，声音逐渐减弱，到B点时几乎听不到声音，测得A、B间距离为1.5 m．则：(1)S1、S2声波的波长λ为多少？(2)若此人由B点再向正南方向移动，声音逐渐变响，那么，此人沿正南方向至少走多远，声音又变得很响？解析：(1)依题意，A在S1S2的中垂线上，S1A＝S2A，此点为声波叠加振动加强处，走到B点几乎听不到声音，B点是声波叠加振动减弱处，则S1B－S2B＝λ2由几何关系S1B＝5 m，λ＝2 m.(2)设此人沿BS2走到C点，振动又一次加强．S1C－S2C＝2 m，S2C2＝(S2C＋2)2－S1S22得S2C＝1.25 m，BC＝BS2－S2C＝(4－1.25)m＝2.75 m.答案：(1)2 m(2)2.75 m。
波的衍射和干涉
4、波的衍射和干涉一、波的衍射1.波的衍射：波绕过障碍物的现象。
如声音传播中的“隔墙有耳”现象。
2.发生明显衍射的条件是：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，才能观察到明显的衍射现象。
3.波的衍射现象是波所特有的现象。
二、波叠加原理和独立传播原理1.~2.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。
三、波的干涉1.波的干涉：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。
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。
2.产生干涉的条件：两列波的频率必须相同。
3.干涉是波特殊的叠加：频率不同的两列波相遇，叠加区各点的合振动的振幅，有时是两个振动的振幅之和，有时是两个振动的振幅之差，没有振动总是得到加强或总是减弱的区域，这样的两列波叠加，是波普通的叠加，而不是干涉。
因此，干涉是波特殊的叠加。
4.干涉也是波特有的现象。
由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。
{5.当两相干波源振动步调相同时，到两波源的路程差△s是波长整数倍处是加强区；而路程差是半波长奇数倍处是减弱区。
振动加强位置公式：d1=s1-s2 =±nλ (n=0、1、2、3……)振动减弱位置公式：d2=s1-s2 =±（2n+1）λ/2 (n=0、1、2、3……):1．一列水波穿过小孔产生衍射现象，衍射后水波的强度减弱是因为（ ） A 、水波的波长增大 B 、水波的周期增大 C 、水波的频率减小 D 、水波的振幅减小2．如图所示，S 为波源，M 、N 为两块挡板，其中M 板固定，N 板可上下移动，两板中间有狭缝。
波的干涉
虽然干涉是波的叠加的结果，但叠加未必 都产生干现象。 不仅水波能发生干涉，一切波都能发生干 涉，干涉是波特有的现象。
a2
b2
b3
a4 a3 a1 b4
b1
Ｓ1
Ｓ2
a2
b2
b3
a4 a3 a1 b4
b1
Ｓ1
Ｓ2
练习
1. 关于两列波的稳定干涉现象，下列说 法正确的是（ BD ） 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，有时质点的位移 等于零
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． （2）振动加强点和振动减弱点是间 隔出现的。
4、产生干涉的必要条件： （1）两波源的频率相同。 （2）两波源的相位差保持不变 关于波的干涉应注意： 如果频率不相同，设某时刻在某一点是两 列波的波峰相叠加，两列波的下一个波峰就不 能同时传到该处。因而不能产生稳定的干涉现 象。
若两波源振动情况完全相同
到两波源的路程差（波程差）△s满足:
s n
s (2n 1)
2
——加强 ——减弱
若两波源振动情况完全相反
到两波源的路程差（波程差）△s满足:
s n
s (2n 1)
——减弱
2
——加强
例 4 ．如图所示，湖面上有一个半径为 45m的圆周，AB是它的直径，在圆心O 和圆周上的 A 点分别装有同样的振动源， 其波在湖面上传播的波长是 10m，若一 只小船在 B 处恰好感觉不到振动，它沿 圆周慢慢向 A 划行，在到达 A 之前的过 程中还有几次感觉不到振动（ A ） A．8次 B．9次 C．2次 D．5次
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。
物理原理波的干涉与衍射
物理原理波的干涉与衍射物理原理：波的干涉与衍射一、引言波动理论是物理学中重要的研究领域，涉及各种波的行为和性质。
其中，波的干涉和衍射是波动理论中的两个重要现象。
本文将着重介绍波的干涉和衍射的基本原理及其应用。
二、波的干涉1. 干涉现象的定义干涉是指两个或多个波在特定条件下相遇时发生相互作用的现象。
干涉的结果取决于波的干涉相位差。
2. 干涉的分类干涉分为等厚干涉和等倾干涉两种类型。
等厚干涉是指波通过等厚介质产生的干涉现象，如牛顿环。
等倾干涉是指波通过等倾介质产生的干涉现象，如双缝干涉。
3. 干涉的原理干涉原理基于波的叠加原理，即波的合成等于各个波的矢量和。
干涉现象的出现是因为波的相位差引起的干涉条件改变。
4. 干涉的应用（1）干涉仪：干涉仪是利用波的干涉现象测量光的性质和物体的参数的仪器。
常见的干涉仪有迈克尔逊干涉仪和杨氏双缝干涉仪。
（2）涂膜技术：干涉技术可以应用于薄膜的制备和检测，用于提高光学元件的性能。
（3）干涉图案：干涉现象产生的干涉图案可以用于制作光栅、干涉滤波器等。
三、波的衍射1. 衍射现象的定义衍射是指波通过障碍物边缘或在有限孔径中传播时，波的传播方向和波前面发生弯曲和变形的现象。
2. 衍射的原理衍射原理基于海耶-菲涅尔原理，即波传播时，每个波前上的每个点都可以看作是波源，它们产生的次波相互叠加形成新的波前。
3. 衍射的特点（1）衍射现象的出现与波的波长和传播环境有关，有利于波的传播方向的弯曲。
（2）衍射现象在光学中明显，但也存在于其他波动现象中，如声波和水波。
4. 衍射的应用（1）光学衍射：衍射可以用于测量光的波长、制备光栅、研究光学仪器的分辨率等。
（2）声学衍射：衍射可以用于声学测量、超声波成像、喇叭和扩音器的设计等。
（3）电磁波衍射：衍射在天线设计、射频识别技术等方面有重要应用。
四、干涉与衍射的区别干涉和衍射是波的两种重要现象，它们之间存在一些区别：（1）干涉是在波的传播方向上相交的两个或多个波相互作用，衍射是波通过障碍物边缘或有限孔径时发生的波的弯曲与变形。
波的干涉和衍射
二、波的干涉：
❖ 关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是
三、波的衍射
神 秘 的 佛 光
是在光的“衍射－反射”成像原理下形成的一种特殊光象， 学术界称为“宝光”。这是一种在云雾山地的地方常见的 一种大气光象，以往在峨眉山多见，故有“峨眉宝光”之 说。实际上，“宝光”在黄山、庐山、五台山等地山区， 甚至一些稍有起伏的平原地带也可以看到 。
三、波的衍射
防伪
❖ 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.
❖ 干涉的解释——减弱点
❖ 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．
二、波的干涉：
二、波的干涉：
双缝干涉 实验
激双屏
束
缝
光
屏上看到明暗相间的条纹
二、波的干涉：
P1
S1
S2 d
P
P
P1
单色光的干涉图样：
明暗相间的条纹，且条纹间距相等。 两相邻亮纹（或暗纹）间距离与光的波长有关。
二、波的干涉：
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。
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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。
【变式训练】音箱装置布网既美观又能阻止灰尘进入音箱内部 ,
但是它又有不利的一面,对于音箱发出的声音来说,布网就成了 障碍物,它阻碍了声音的传播,造成了声音的失真。有的生产厂 家就把布网安装上子母扣,这样听音乐时就可以将布网卸下来, 从而获得真实的听觉效果,听同样的音乐时,不卸下布网跟卸下 布网相比较,你认为声音损失掉的主要是( A.高频成分 B.低频成分 )
大或二者差不多,则表现为衍射;若波长比障碍物尺寸小很多,
则表现为直线传播。
【典例1】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( 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 )
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;因为穿过挡板小孔后的波速不变,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
一、波的衍射
绕过障碍物 继续传播的现象。 1.定义:波可以___________
2.发生明显衍射现象的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的 相差不多 或者比波长_____ 更小 时,才能观察到明显 尺寸跟波长_________, 的衍射现象。 衍射 衍射 是波特有 3.波的衍射的普遍性:一切波都能发生_____,_____ 的现象。
二、波的干涉 同时 参与这 1.波的叠加原理:在几列波重叠的区域里,质点_____ 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 矢量和 。 起的位移的_______
2.波的干涉:
频率 相同的两列波叠加时,某些区域的_________ 振幅的_________
C.中频成分
D.不能确定
【解析】选A。当声音从音箱发出遇到布网这一障碍物时 ,若声
波的波长比布网的直径大或者和它差不多时 ,就可以发生明显
的衍射现象,这样布网就不能阻挡这部分声波,布网可以阻挡波
长比它的直径小得多的声波,即声音的高频成分,所以选A。
二、对波的叠加与波的干涉现象的理解 1.波的独立传播:几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续 传播。即各自的波长、频率等保持不变。 2.关于干涉的条件: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。但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、
时的近似情况。
【学而后思】
(1)如何解释“闻其声不见其人”这一物理现象? 提示:这个现象说明:声波的波长较长,容易发生衍射,而光波的 波长很短,不容易观察到它的衍射。 (2)不同波长的波在传播中遇到相同大小的障碍物时,什么时候 表现为直线传播,什么时候能绕过障碍物继续向前传播? 提示:取决于波长与障碍物的尺寸的关系,若波长比障碍物尺寸
4 波的衍射和干涉
波源 和_____ 介质 。 1.机械波产生的条件是:要有_____
振动形式和振动能量 2.机械波传播的是质点的________ ________,质点不随波迁移。 波源的频率 决定,与介质_____, 无关 波从一种介质进入 3.波的频率由___________
不变 。 另一种介质时,频率_____ 介质 决定,与频率无关,波从一种介质进入另一种介质 4.波速由_____ 变化 。 时,波速_____ λ f。 5.波长、频率、波速的关系满足:v=____
(2)稳定干涉条件: 相同 。 ①两列波的频率必须_____ 保持不变 。 ②两个波源的相位差必须_________
一切 波都能够发生干涉,干涉是___ 波 特有的现象。 3.干涉的普遍性:_____
【思考辨析】
1.判断正误: (1)“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象。( )
(2)在操场上不同位置听到学校喇叭的声音大小不同,是声波 的干涉现象。( ) )
【解题探究】(1)波衍射后的传播速度是否发生变化?
提示:只要介质不变,波的传播速度不会发生变化。 (2)若观察不到明显的波的衍射现象,是否说明波没有衍射? 提示:波的衍射不需要条件,但明显的衍射需满足一定的条件, 虽然没有发生明显衍射现象,也一定发生了衍射。
【标准解答】选A、B、C。根据发生明显衍射现象的条件:障碍
波的干涉,若离喇叭距离相同的不同位置听到学校喇叭的声音 大小不同,是声波的干涉现象。 (3)×。两列频率不同的水波也能发生波的干涉现象 ,只是得不 到稳定的干涉图样。 (4)×。干涉是波特有的现象,一切波都能发生干涉。 (5)×。障碍物尺寸和波长相差较大时也能发生衍射 ,只是现象
不明显。
2.问题思考:
(3)两列频率不同的水波不能发生波的干涉现象。( (4)不是所有的波都能发生干涉。( )
(5)只有障碍物尺寸和波长差不多时,才能发生衍射现象。(
)
提示:(1)√。“隔墙有耳”指的是墙这边的声音能够传到墙的 另一边,是声波的衍射现象。 (2)×。如果在操场上距离喇叭远近不同的位置听到学校喇叭
的声音大小不同,这是由于声波能量损失而产生的现象,不是声
既然一切波都能够发生衍射,那为什么生活中见不到光波的衍 射现象? 提示:光波的波长通常在0.4～0.7μm的范围内,跟一般障碍物 的尺寸相比非常小,所以通常的情况下看不到光的衍射,看到的 是光的直线传播。
一、对波的衍射现象的理解
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