人教版2019选择性必修第一册 3.4 波的干涉 课件（48张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版2019选择性必修第一册 3.4 波的干涉 课件（48张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 15.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-22 12:03:05 | ||
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文档简介
(共48张PPT)
第4节 波的干涉
在水塘里微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇等会出现什么现象？
答：会绕过它们继续传播，好像它们并不存在。
问题
空山不见人，但闻人语响
大意： 幽静的山谷里不见人， 只能听到人说话的声音。
问题
说明声波可以绕过树木，透过树林，传到远处。
一、波的衍射
障碍物
衍——延展之意
波的衍射——波延展到“影子”区域里的现象。
阴影区
阴影区
阴影区
阴影区
波源
波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
问题
对比两幅水波通过孔缝衍射照片，总结发生明显衍射现象的条件:
衍射现象明显
波绕过障碍物区域多
波绕过障碍物区域少
衍射现象不明显
λ
λ
d
λ
d
d
水波槽实验：
发波水槽
毛玻璃屏幕
反射镜
电动机的振动
起波器
研究
λ
d
？
明显衍射
水波槽实验：
波长λ一定的水波通过宽度d不同的狭缝后的衍射图样
d > λ
d < λ
d ≈λ
明显
明显
不明显
λ
λ
λ
d
d
d
在狭缝宽度d一定，不同波长的水波的衍射
λ1= 0.3d
λ2= 0.5d
λ3= 0.7d
明显
2、发生明显衍射的条件
实验表明：
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。
1、比波长大能发生明显衍射吗？
2、能说成是发生衍射现象的条件吗？
问题
水波通过桥洞时发生衍射
无线电波绕过高大建筑物
日晕----光的衍射
声波波长：1.7cm-----17m
光波波长：0.4um-----0.7um
问题
光波和声波谁更容易发生明显衍射现象？
隔墙有耳
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。
衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？
当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显。
问题
池塘中两水波相遇时，会发生什么现象呢？
问题
二、波的叠加
1、相遇前
2、相遇时刻
3、相遇过程
4、相遇后
1、波的独立传播原理
红绿光束空间交叉相遇(红是红、绿是绿，…)
听乐队演奏(仍可辨出不同乐器的音色、旋律)
空中无线电波很多(仍能分别接收各个电台)
波传播的独立性:
几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样互不干扰.
生活实例
【生活中波的独立传播】
开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。
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。
本质：位移的合成
波的叠加演示实验
振动加强
振幅增大
振动减弱
振幅减小
峰
峰
谷
峰
叠加原理
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。
问题
现象：
两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区域里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。
三、波的干涉
水波干涉图样
水波干涉俯视图样
1. 频率相同,振动方向相同,相差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。
2、形成稳定干涉图样的条件
注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波的特有现象。
(1)两波源的频率相同。
(2)振动方向相同。
(3)相位差恒定。
特征——振动加强的区域总是加强，振动减弱的区域总是减弱。
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。
问题
3、干涉图样的特点：
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。
①振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。
试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？
问题
①若P点为振动加强点：
（n = 0,1,2,……）
则有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。
4、加强点和减弱点的分布规律
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等于半个波长的奇数倍。
（n = 0,1,2,……）
生活实例：
声波的干涉——操场上装有很多个相同的扬声器，当它们同时发声时，若绕操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些地方声音减弱。
【生活中波的干涉实例】
问题：如果两振源的振动方向相同，但振动频率不同，会出现上述现象吗？
问题：若两振源频率相同、振动方向相同，但不是同相位振动，比如反相位振动，会出现干涉吗？
不会
会,但条件相反
例1：以下关于波的衍射的说法中正确的是 ( )
A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
B．当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显
C．当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显
D．只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时，才会发生明显的衍射现象
C
典 型 例 题
例2．如图所示，两列简谐波均沿x轴传播，传播速度的大小相 等，其中一列沿x方向传播(图中实线所示)，一列沿负x方向传播(图中虚线所示)，这两列波的频率相同，振动方向均沿y轴，则图中x =1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x = 的点，振幅最小的是x= 的点。
4、8
2、6
典 型 例 题
ABD
1、下列关于波的衍射说法正确的是（ ）
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、增大小孔尺寸，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
A
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（ ）
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
BC
课 堂 练 习
5、下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是（ ）
A、相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强
B、相遇后，两列波的振动情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，相互听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰
BCD
课 堂 练 习
6、两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样，则（ ）
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
BCD
课 堂 练 习
7、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（ ）
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
AD
课 堂 练 习
8、频率相同的两列波发生干涉现象时，有（ ）
A、某一点如果是两列波的波峰与波峰相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇
B、某一点如果是两列波的波谷与波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波谷与第二列波的波谷相遇
C、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是两列波的波谷相遇
D、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波谷与第二列波的波峰相遇
D
课 堂 练 习
9、如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有（ ）
A、该时刻a质点振动最弱，
b、 c质点振动最强， d质点
振动既不是最强也不是最弱
B、该时刻a质点振动最弱，
b 、 c 、 d质点振动都最强
C、 a质点的振动始终是最弱的，
b 、 c 、 d质点的振动始终是最强的
D、再过T/4后的时刻a 、 b 、 c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱
BC
课 堂 练 习
10、如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m，C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是 （ ）
A．C、E两点都保持静止不动
B．图示时刻A、B两点的竖
直高度差为20cm
C．图示时刻C点正处于平衡
位置且向水面上运动
D．从图示的时刻起经0.25s，
B点通过的路程为20cm
BCD
课 堂 练 习
波的叠加
（两大原理）
特例：
干涉
干涉现象及规律
干涉条件
应用
注意：振动的强弱与振幅大小相联系，不是位移的大小。
波的衍射
明显衍射的条件
课 堂 小 结
第4节 波的干涉
在水塘里微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇等会出现什么现象？
答：会绕过它们继续传播，好像它们并不存在。
问题
空山不见人，但闻人语响
大意： 幽静的山谷里不见人， 只能听到人说话的声音。
问题
说明声波可以绕过树木，透过树林，传到远处。
一、波的衍射
障碍物
衍——延展之意
波的衍射——波延展到“影子”区域里的现象。
阴影区
阴影区
阴影区
阴影区
波源
波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
问题
对比两幅水波通过孔缝衍射照片，总结发生明显衍射现象的条件:
衍射现象明显
波绕过障碍物区域多
波绕过障碍物区域少
衍射现象不明显
λ
λ
d
λ
d
d
水波槽实验：
发波水槽
毛玻璃屏幕
反射镜
电动机的振动
起波器
研究
λ
d
？
明显衍射
水波槽实验：
波长λ一定的水波通过宽度d不同的狭缝后的衍射图样
d > λ
d < λ
d ≈λ
明显
明显
不明显
λ
λ
λ
d
d
d
在狭缝宽度d一定，不同波长的水波的衍射
λ1= 0.3d
λ2= 0.5d
λ3= 0.7d
明显
2、发生明显衍射的条件
实验表明：
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。
1、比波长大能发生明显衍射吗？
2、能说成是发生衍射现象的条件吗？
问题
水波通过桥洞时发生衍射
无线电波绕过高大建筑物
日晕----光的衍射
声波波长：1.7cm-----17m
光波波长：0.4um-----0.7um
问题
光波和声波谁更容易发生明显衍射现象？
隔墙有耳
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。
衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？
当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显。
问题
池塘中两水波相遇时，会发生什么现象呢？
问题
二、波的叠加
1、相遇前
2、相遇时刻
3、相遇过程
4、相遇后
1、波的独立传播原理
红绿光束空间交叉相遇(红是红、绿是绿，…)
听乐队演奏(仍可辨出不同乐器的音色、旋律)
空中无线电波很多(仍能分别接收各个电台)
波传播的独立性:
几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样互不干扰.
生活实例
【生活中波的独立传播】
开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。
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。
本质：位移的合成
波的叠加演示实验
振动加强
振幅增大
振动减弱
振幅减小
峰
峰
谷
峰
叠加原理
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。
问题
现象：
两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区域里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。
三、波的干涉
水波干涉图样
水波干涉俯视图样
1. 频率相同,振动方向相同,相差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。
2、形成稳定干涉图样的条件
注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波的特有现象。
(1)两波源的频率相同。
(2)振动方向相同。
(3)相位差恒定。
特征——振动加强的区域总是加强，振动减弱的区域总是减弱。
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。
问题
3、干涉图样的特点：
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。
①振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。
试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？
问题
①若P点为振动加强点：
（n = 0,1,2,……）
则有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。
4、加强点和减弱点的分布规律
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等于半个波长的奇数倍。
（n = 0,1,2,……）
生活实例：
声波的干涉——操场上装有很多个相同的扬声器，当它们同时发声时，若绕操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些地方声音减弱。
【生活中波的干涉实例】
问题：如果两振源的振动方向相同，但振动频率不同，会出现上述现象吗？
问题：若两振源频率相同、振动方向相同，但不是同相位振动，比如反相位振动，会出现干涉吗？
不会
会,但条件相反
例1：以下关于波的衍射的说法中正确的是 ( )
A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
B．当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显
C．当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显
D．只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时，才会发生明显的衍射现象
C
典 型 例 题
例2．如图所示，两列简谐波均沿x轴传播，传播速度的大小相 等，其中一列沿x方向传播(图中实线所示)，一列沿负x方向传播(图中虚线所示)，这两列波的频率相同，振动方向均沿y轴，则图中x =1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x = 的点，振幅最小的是x= 的点。
4、8
2、6
典 型 例 题
ABD
1、下列关于波的衍射说法正确的是（ ）
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、增大小孔尺寸，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
A
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（ ）
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
BC
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5、下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是（ ）
A、相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强
B、相遇后，两列波的振动情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，相互听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰
BCD
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6、两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样，则（ ）
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
BCD
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7、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（ ）
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
AD
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8、频率相同的两列波发生干涉现象时，有（ ）
A、某一点如果是两列波的波峰与波峰相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇
B、某一点如果是两列波的波谷与波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波谷与第二列波的波谷相遇
C、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是两列波的波谷相遇
D、某一点如果是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇，经过半个周期，在这一点则是第一列波的波谷与第二列波的波峰相遇
D
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9、如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有（ ）
A、该时刻a质点振动最弱，
b、 c质点振动最强， d质点
振动既不是最强也不是最弱
B、该时刻a质点振动最弱，
b 、 c 、 d质点振动都最强
C、 a质点的振动始终是最弱的，
b 、 c 、 d质点的振动始终是最强的
D、再过T/4后的时刻a 、 b 、 c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱
BC
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10、如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m，C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是 （ ）
A．C、E两点都保持静止不动
B．图示时刻A、B两点的竖
直高度差为20cm
C．图示时刻C点正处于平衡
位置且向水面上运动
D．从图示的时刻起经0.25s，
B点通过的路程为20cm
BCD
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波的叠加
（两大原理）
特例：
干涉
干涉现象及规律
干涉条件
应用
注意：振动的强弱与振幅大小相联系，不是位移的大小。
波的衍射
明显衍射的条件
课 堂 小 结