(共16张PPT)
波的衍射和干涉
波的衍射
一
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。
在墙的一侧说话,另外一侧的人便可以听到,闻其声不见其人
总结:这些现象的共同特征是什么?
在传播过程中能绕过障碍物而继续传播
1、概念:波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫做波的衍射
一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象 。
思考:如果将一个物体挡在眼前,我们便
无法看到后面的风景。
发生明显衍射的条件是什么呢?
波的衍射
一
波的衍射
一
通过实验发现,能否发生明显衍射现象,与波的波长、障碍物或孔的宽度有关
2、发生明显衍射现象的条件
障碍物或孔的宽度比波长小,或跟波长相差不多。
几点说明:
①一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象 .
②这仅是发生明显衍射的条件,不是衍射的条件。
③当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出,但由于衍射波的能量很弱,衍射现象不容易观察到。
波的衍射
一
声波的波长范围是1.7cm到17m,而光的波长范围在0.4μm到0.8μm之间,因此,自然界中障碍物的尺寸远大于光的波长,光波的衍射现象不明显,而声波易发生衍射现象,所以闻其声不见其人。
波的衍射
一
3、学以致用,结实现象
波的叠加
二
思考:两个小球相碰时,会改变各自的运动状态,那么如果有两列波在同一个介质内传播并且相遇,会发生怎样的现象呢?
波的叠加
二
1、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.
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产生的振动,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.
问题: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。
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,而且振动加强和减弱的区域互相间隔,这种现象叫做波的干涉.所形成的图样叫做干涉图样。
波的干涉
三
波的干涉
三
波的干涉示意图
波的干涉
三
2.产生稳定干涉图样的条件
①两列波的频率必须相同②两列波的振动方向相同③两个波源的相位差恒定
3.几点说明
1.不仅水波和声波能发生干涉,一切波都能发生干涉,干涉是波特有的现象。
2.振动加强的点振动始终相互加强,但并不是始终处于波峰或波谷,它们都在平衡位置附近振动,有的时刻位移为零。振动减弱的点振动始终相互削弱,位移的大小始终等于两列波分别引起的位移的大小之差,振幅为两列波的振幅之差。若两列波振幅相同,则振动减弱点总是处于静止状态,并不振动。
因此不管是加强区还是减弱区,质点都在作振动,它们的位移是时刻在变化的。
4、分析:加强区处的任一质点到两波源之间的距离存在什么规律?
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。
波的干涉
三
若P点为振动减弱点:
(n = 0,1,2,……)
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。
4、分析:减弱区处的任一质点到两波源之间的距离存在什么规律?
波的干涉
三
【例1】在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子振动频率是5Hz,水波在水槽中的传播速度为0.05m/s,为观察到明显的衍射现象,小孔直径d应为( )
A.10cm B.5cm
C.d>1cm D.d<1cm
D
例题分析
四
【例2】(多选)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
例题分析
四
当堂小结
五
波的叠加
(两大原理)
特例:
干涉
干涉现象及规律
干涉条件
波的衍射
明显衍射的条件