波的干涉和衍射

波在相遇时仍然能够保持各自的运动状态 继续传播，相遇的波一旦脱离接触又会按照 原来的运动状态继续传播。
波的叠加原理 在相遇的区域里，介质中的质点同时参与这几列 波所产生的振动，每个质点仍然是在各自的平衡位置 附近振动，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。
想一想
两列频率相同的波相遇时，在它们相遇的 区域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现 象。
S1 A D B C E S2
7、如图所示两个频率与相位、振幅均相同的波的干 涉图样中，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的 结果正确的描述是 ( B ) A．在A点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰 B．B点在干涉过程中振幅始终为零 C．两波在B点路程差是波长的整数倍 D．当C点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰 D
课堂练习
1、下列关于波的衍射说法正确的是（ ABD） A、衍射是一切波特有的现象
B、对同一列波，缝、孔或障碍物越小，
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、声波容易发生衍射现象，由于声波波
长较大
课堂练习
2、水波通过小孔，发生一定程度的衍射， 为使衍射现象更不明显，可以（ A ）
振动加强
振动减弱
振动加强 振动加强
振动减弱
振动加强
振动减弱
由此可知：
两列波相遇后，在水面上出现了一条 条从两个波源中间伸展出来的相对平 静的区域和激烈振动的区域，这两种 区域在水面上的位置是固定的，而且 相互隔开。
波的干涉(interference) 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，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。 2、干涉图样：由波的干涉所形成的图样
3.干涉的解释
0
x1 t x2 0
t
P
x 0 P点振动最强（振幅为A1＋A2）
t
• 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，质点的振幅最大，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.
5.两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样 则…………………………………………（BCD ） A.振动加强的质点，始终处于最大位移处 B.振动加强的质点的位移，有时会小于振动削弱 的质点的位移 C.波峰与波峰相遇处的质点，其振动始终加强 D.波峰与波谷相遇处的质点，其振动始终削弱
6.如图所示，是水波干涉示意图，S1、S2是两波 源，A、D、B三点在一条直线上，两波波源 频率相同，振幅等大，就图中标出的各点，回 答振动加强点是 ADB ，振动减弱点是 CE （图中实线表示波峰，虚线表示波谷）。
弱，并且振动加强和振动减弱的区域
波 的 干 涉
互相间隔，这种现象叫波的干涉. 2.干涉条件:两列波的频率和振动方向相同 3.注意:发生干涉时，加强区域和减弱区 域的位置是确定的，即加强点始终加 强，减弱点始终减弱.不论是加强区还 是减弱区各质点都做与波源相同的振 动，各质点的位移是周期性变化的.
波的干涉图样
波的干涉示意图。白实线表示波峰所在位置，白虚线 表示波谷所在位置
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：两列波的频率必须相同．
• 4、一切波（只要满足条件）都能发生干涉 现象，干涉和衍射一样都是波特有的现 象．
3. 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
4. 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
练习：
1.关于两列波的干涉现象，下列说法中正确的是 （ ） A.任意两列波都能产生干涉现象 B.发生干涉现象的两列波，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
答案：BD
2.下列说法正确的是（ ABCD ） A.两列波相遇时，可以相互穿过继续传播， 只在重叠区域发生叠加 B.两列波叠加区域的任何介质质点的实际位 移是两列波单独引起位移的矢量和 C.两列波相遇时,一列波对另一列的影响叫干 涉 D.干涉是特殊条件下叠加现象，两个频率相 同的波源振动产生的波可能发生干涉象
孔继续传播的现象叫做波的衍射．
说明：
1.一切波都能发生衍射 2.衍射是波特有的现象
波可“绕弯”
二、什么条件下会发生明显衍射现象？
障碍物尺寸较小， 几乎无阻挡 “绕弯”明显 尺寸较大， “绕弯” 不明显
孔的尺寸较小 “绕弯”明显
小孔
小
孔
尺寸较大“绕 弯”不明显
进一步研究证明：当障碍物或狭缝的尺寸 比波长小或跟波长相差不多时，衍射现象 十分明显.
x1 0 x2 t
Q
0
t
x 0
t
Ｑ点振动最弱（振幅为｜A1－A2｜）
x1 0 x2 t
Q
0
t
x 0
t
Ｑ点不振动（振幅为零）
• 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．
想 一 想？
两列波相向运行， 相遇时会不会像两 个球相遇那样改变 它们原来的运动状 态呢？
不会
视频
实验研究
1、相遇前 2、相遇时刻 3、相遇过程 4、相遇后
结论：两列波相遇时，位移发生变化；相遇后， 波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，都保持各 自的运动状态继续传播，彼此之间没有互相影响。
波的独立传播特性
§2.3 波的干涉和衍射
生活中的物理现象
实例1.在水塘里，微风激起的水波遇到突出水面的 小石子、芦苇，会绕过它们继续传播，好象它们 并不存在。
生活中的物理现象
实例2.闻其声不见其人。 实例3.一叶障目不见泰山
声波“绕 弯”
光的 “ 转弯 ” 现 象却很难被观察到。
一、波的衍射 １．现象：波可以绕过障碍物或通过小
加强点和减弱点满足的条件：
（1）加强点 波峰与波峰或波谷与波谷相遇； s的 s 1 2 的 加强点与两个波源的距离差： △r=r2-r1=kλ（k=0，±1，±2，±3„„） （2）减弱点 波峰与波谷相遇； 减弱点与两个波源的距离差： △r=r2-r1=(2k+1)λ/2 （k=0，±1，±2，3„„）
演 示
在水槽里放两块挡板，中间留有一个狭缝，观察水 波通过狭缝后的传播情况。 保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波 的传播情况有什么变化。
三、你现在能予以解释吗?
已知声波的波长范围是1.7cm到17m，而可见光的波 长范围在0.4μm到0.8μm
but
“ 一叶障目, 不见 泰山 ”
“闻其声而不见其人”
A、增大小孔尺寸ห้องสมุดไป่ตู้同时增大水波的频率 B、增大小孔尺寸，同时减小水波的频率
C、缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率
D、缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率
课堂练习
3、下列关于波的衍射图象正确的是（ BC ）
注意:有孔衍射的子波源在小孔处
课堂练习
4、如图所示，S为波源，MN为两块挡板，其 中M固定，N板可上下移动，两板中间有一块 缝，此时测得A点没有发生振动，为了使A点 能振动起来，可采取的方法是（ BC ） A、增大波源的频率 B、减小波源的频率 C、将N板上移一些 D、将N板下移一些
p 的 r2 r1
• 把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区； 相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减 弱区．振动加强区和振动减弱区是相互隔开的． 同一条双曲线上各点都是加强点或减弱点. 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．
B A C S1
S2
8、如图所示，A、B为两个完全相同的相干波源， 它们产生的两列波在AB连线的中垂线上的P点相 遇时，则（ ） AD A、P点振动始终加强 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
小结： 1.概念: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