高中物理沪教版（2019）选择性必修一 课件 3.5 波的干涉与衍射(共25张PPT)

(共25张PPT)
第三章 机械波
5. 波的干涉与衍射
新课引入
雨滴下落不同步，相差也不恒定
水波的叠加
波的叠加原理
一
知能提升
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，好象没有遇到过其它波一样。
2.两列波相遇时位移的特点
在两列波重叠的区域内，介质中的质点同时参与两种振动，其振动的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和。
波的干涉
1.波的干涉：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。
波的干涉
二
知能提升
2.干涉条件：频率相同，振动方向相同，相差恒定
3.加强和减弱的理解：
加强
减弱
4.加强和减弱的判断方法：
（1）若S1、S2振动步调一致，介质中某点P到S1、S2的距离分别为PS1、PS2，距离差Δs＝|PS1－PS2|
——加强
——减弱
（2）若S1、S2振动步调相反，
——加强
——减弱
S1
S2
P
5.干涉图样特征：
（2）振动加强点和振动减弱点间隔出现。
（3）振动加强点是指振幅较大的点，不是位移始终最大。
（1）振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。
未见其人 先闻其声
水波过桥洞
波的衍射
三
知能提升
1.衍射现象：波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象。
2.说明：衍射总是存在，只是明显与不明显而已，很不明显时表现为直线传播。
明显
不明显
3.产生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长。
波长不同的水波通过宽度一定的狭缝
4.理解明显衍射的条件：通过惠更斯原理理解。
缝更窄，衍射更明显
例1. (多选)如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b，且f1A.两列波比较，a波将先到达P点
B.两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1＋A2
C.b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点
D.两列波相遇时，绳上位移可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点的左侧
典例精析
CD
解析：两波源在同一绳上，则它们的波速相等，
由于P为两个波源连线的中点，所以它们会同时
到达P点．故A错误；
虽两波源到P点的距离相等，但它们的波峰不能同时到达P点，所以P点的位移最大不可达A1＋A2 ，故B错误；
因为波源S1的波长较长些，所以b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点，C正确；
两列波相遇时，绳上位移可达A1＋A2的点只有一个，即波峰与波峰相遇点，此点在P点的左侧，原因是波源S1的波长较长些，故D正确.
例2. (多选)如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰的相遇点。设这两列波的振幅均为A，则下列说法正确的是( 　　)
A．此时刻位于O处的质点正处于平衡位置
B．P、N两处的质点始终处在平衡位置
C．从此时刻起，经过四分之一周期，M处的质点到达平衡位置，此时位移为零
D．O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A
BCD
解析：此时刻位于O处的质点正处于波谷与波谷
的相遇点，不在平衡位置，选项A错误；
P、N两处的质点处于波峰和波谷的相遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为0，选项B正确；
从此时刻起，经过四分之一周期，两列波在M点的振动均达到平衡位置，合位移为零，选项C正确；
O、M连线的中点是振动加强区的点，其振幅为2A，选项D正确。
例3.如图所示，S是某介质中的振源，MN是带孔挡板，其中M固定，N可上下移动，为使原来不振的A点振动起来，可以(　　)
A. 增大S的频率 B. 减小S的波长
C. N上移 D. N下移
解析：要使A振动起来，必须发生明显衍射，原来A不振动，说明孔尺寸较大，故减小孔的尺寸或使波长增大即可。由于波速v一定，要使波长增大，由v＝λf 知减小频率即可。故C正确，A、B、D错误。
C
一、波的叠加原理
二、波的干涉和衍射
课堂小结
1.已知空气中的声速为340 m/s。现有几种声波：①周期为 s；②频率为104 Hz；③波长为10 m。它们传播时若遇到宽约13 m的障碍物，能产生明显的衍射现象的是(　 　)
A.①和② B.②和③ C.①和③ D.都可以
跟踪练习
C　
解析：由公式 = ，得周期为 s 的声波的波长为λ1=T=340×m=17 m；
由公式= λ f 得频率为104 Hz的声波的波长为 λ2 = = m = 0.034 m。
波发生明显衍射的条件是孔、缝的宽度或障碍物的尺寸小于波长或者与波长相差不大，故①③能产生明显的衍射现象，②不能产生明显的衍射现象。故C正确。
2. (多选)下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是( 　 )
A.相遇并穿过后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强
B.相遇并穿过后，两列波的传播情形与相遇前完全相同
C.在相遇区域，任一质点的位移等于两列波分别在该点引起的位移的矢量和
D.几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰
E.相遇之后，振动加强区域内质点的位移始终最大
BCD　
解析：相遇并穿过后，两列波各自的波形和传播方向与相遇前完全相同，即每列波能保持各自的运动特征而不互相干扰，波具有独立性， A错误， B、D均正确；在波的重叠区域里，各质点的位移等于各列波单独传播时在该点引起的位移的矢量和，C正确；相遇之后，振动加强区内质点的振幅最大，但是位移不是始终最大，E错误。
3.如图(a)，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0，4)和S2(0，－2)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示。两列波的波速均为1.00 m/s。两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为____m，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互_____(填“加强”或“减弱”)，点C(0，0.5)处质点的振动相互_____(填“加强”或“减弱”)。
2　
(a)　
(b)　
(c)　
减弱　
加强　
解析：由几何关系可知两波源到A点的距离为AS1＝10 m，AS2＝8 m，所以两波的路程差为2 m；同理可得，BS1－BS2＝0，为波长的整数倍，由振动图象知两振源振动方向相反，故B点振动减弱；两波源到C点的路程差为Δx＝CS1－CS2＝1 m，波长λ＝vT＝2 m，所以C点振动加强。
(a)　
(b)　
(c)　
本节内容结束