第十二章4波的衍射和干涉

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。
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
【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
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 )
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百度文库,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、
(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
(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。( ) )
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
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=____
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_________ 振幅加大 、 (1)定义:_____
振幅减小 的现象。 某些区域的_________
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 )
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: