鲁科版高中物理选择性必修第一册第3章机械波3.3波的干涉和衍射课件（共20张PPT）

(共20张PPT)
相遇的水波
几列水面上传播的水波相遇时，会有什么样的现象产生呢？
1、共同传播区域波形发生了变化；
2、脱离接触后，又恢复原来形状。
现象
波的叠加的演示
两位同学分别握着长绳的一端上下抖动，使长绳产生两列相向传播的波。仔细观察两列波相遇时和相遇后各自的运动。
现象
两列波相遇时，波形会发生变化；相遇后，这两列波又保持原来各自的形态继续传播。
结论
①两列波相遇时，波形会发生叠加。
②波的传播具有独立性。
一、波的叠加
几列波在介质中传播，相遇后仍能保持各自原有的运动特征（波长、频率、振幅等）不变并继续传播，就像没有与其他波相遇过一样。
在相遇的区域里，介质中的质点同时参加相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列单独存在时在该处引起的位移的矢量和。
振动方向相同则振动加强。
叠加时
振动方向相反则振动减弱。
1、如图所示，两列相同的波沿一直线相向传播。当它们相遇时，波形可能是下列四种波形图中的（ ）
例题分析
B、C
【解析】选B、C。当两列波相遇时，达到图(a)所示的状态时，叠加以后的波形应是B。当两列波相遇时，达到图(b)所示的状态时，叠加以后的波形应是C。故B、C正确。
如果相遇的两列波具有相同频率和振动方向，能猜想会是什么样的现象吗？
图是一个水波槽，在振动棒上固定两个小球，让小球刚刚接触到水波槽内的水面。当振动棒带动两个小球振动时，会产生振动方向、振动频率都相同的两列水波。观察这两列波叠加时的现象。
二、波的干涉
01
定义
振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象，称为波的干涉，形成的图样称为干涉图样。
02
条件
振动频率和振动方向相同
03
特点
振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布。
二、波的干涉现象的解释
波的干涉示意图
图中 S1、S2为两个频率和振动方向相同的波源，实线表示波峰，虚线表示波谷。图中红点处表示两列波的波峰与波峰相叠加，绿点处表示波谷与波谷相叠加，这些位置的振动都得到加强。
两列水波的频率相同，再经过T/2时，这些质点又同时振动至波峰（或波谷），因此这些质点振动始终加强。
图中画“×”处是一列波的波峰与另一列波的波谷相叠加，该处质点的振动减弱，并且始终是减弱的。
把相应的振动最激烈的质点连起来（实线），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（虚线）．振动加强区和振动减弱区是相互隔开的．
二、波的干涉
水波、声波、电磁波等都能产生干涉
两个接入同一信号源的扬声器同时播放某一频率的正弦波信号时，在某些位置听到的声音强，而在某些位置听到的声音弱。你现在能解释这个现象了吗
例题分析
2. 两波源 S1、S2 在水波槽中形成的波形示意图如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。波源 S1 形成的波的波长比波源 S2 形成的短，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. 点 a 的振动始终加强
D. 点 a 的振动始终减弱
B
同介质机械波波速相同，因波长不同，所以频率不同。不能发生干涉现象。所以叠加不稳定。
3. 两列振动方向相同、振幅分别为 A1 和 A2 的波发生干涉现象。下列说法正确的是( )
例题分析
A、D
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 + A2
C. 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
仔细观察干涉图样会发现：到两波源的距离之差等于波长整数倍的点，振动都加强；而到两波源的距离之差等于半波长奇数倍的点，振动都减弱。
λ
04
加强（减弱）点到两波源的距离之差与波长的关系
二、波的干涉
①若P点为振动加强点：
A、B是两波源位置，P为介质中的某质点，其到波源的距离差为△S=|S1-S2|
则P点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍或半个波长的偶数倍。
②若P点为振动减弱点：
则有P点到两列波的波源的距离差半个波长的奇数倍。
二、波的干涉
05
驻波
①定义：两个能产生干涉的波源发出振幅相同的两列波，在同一直线上沿相反方向传播，由于叠加而形成的波称为驻波。
②波节与波腹：驻波上有些点始终不振动，称为波节；有些点始终振幅最大，称为波腹。
驻波波节与波腹示意图
③弦乐器和管乐器等都是因产生驻波而发声的。
④当弦线上形成驻波时，弦线的长度应满足:
水波遇到露出水面的石块会产生怎样的现象呢？
如果石块较大，水波会被反射回来；如果石块较小，水波会绕过石块继续向前传播，好像石块并不存在一样。
三、波的衍射
波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象，称为波的衍射。
01
定义
水波通过蓄水池入口时产生衍射
如图所示，在水波槽中放入两块挡板，挡板间留一狭缝，调节挡板位置，可改变狭缝宽度。
现产生持续的平面波，且波长保持不变，观察下列两种情况下水波通过狭缝时的实验现象。
( 1 ) 调节狭缝的宽度，使其远大于水波的波长；
( 2 ) 调节狭缝的宽度，使其接近水波的波长。
当狭缝的宽度远大于水波的波长时，没有明显的衍射现象；当狭缝的宽度接近水波的波长时，水波通过狭缝后成为近似于点波源发岀的波，衍射现象更加明显。
现象
现象
当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。
三、波的衍射
一切波都能产生衍射现象
“闻其声而不见其人” 的现象就与声波的衍射有关