沪教版高中物理选修3-4 2.5波的干涉与衍射_学案1

波的干涉与衍射

【学习目标】
（1）知道波的叠加原理，知道什么是波的干涉条件、干涉现象和干涉图样。
（2）知道什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件。
（3）知道干涉现象、波的衍射现象都是波所特有的现象。
【学习重点】
波的叠加原理、波的干涉条件、干涉现象和干涉图样、波发生明显衍射现象的条件。
【学习难点】
波的干涉图样
【学习过程】
一、课前准备：
（一）知识准备：
1．什么是机械波，机械波形成的原因是什么？


2．同种性质的波，在同一介质中传播速度是否相等？为什么，举例说明。


（二）自主学习
1、通过阅读教材，请问两列波相遇后彼此会相互影响吗？举例说明。

2、什么是波的叠加？遵循的原则是什么？

3、什么是相干波源？举例说明.

4．什么是波的干涉。发生稳定干涉的条件是什么？了解水波的干涉图样，以及特点。

5．什么叫加强/减弱？如何判断机械波在相遇的区间里，某点是加强点还是减弱点？
6．什么是波的衍射？发生衍射的条件是什么？发生明显衍射现象的条件？


（三）请将你预习过程中遇到的问题写下来，我们一起来帮你解决问题：

二、新课教学
问题一：波的相遇和波的叠加
（1）波的独立性：两列波相遇后保持原来各自的运动状态继续传播。
（2）波的叠加：波在相遇的区域里，介质内部的质点同时参与两列波的振动，质点的位移等于相遇波单独纯在时到达该处引起的位移的叠加。
（3）加强点：介质质点的位移等于相遇波单独存在时在该点位移之和。
减弱点：介质质点的位移等于相遇波单独存在时在该点位移之差
问题二：波的干涉
（1）波的干涉：相干波源叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔，稳定分布的现象。
（2）水波的干涉条纹：
S1和S2表示两列波的波源，它们所产生的波分别用两组同心圆表示，实线圆弧表示波峰中央，虚线圆弧表示波谷中央。
某一时刻，如果介质中某点正处在这两列波的波峰中央相遇处比如a点，则该点(a点)的位移是正向最大值，等于两列波的振幅之和。
某一时刻，介质中另一点如果正处在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇处b点，该点位移等于两列波的振幅之差。所以该点的振动总是最弱的。这些振动最弱的点都分布在本图中画出的粗虚线上。

（3）产生稳定干涉的条件：
只有两个频率相同、振动方向相同的波源发出的波，叠加时才会获得稳定的干涉图样。
问题三：如何确定在波的相遇区间里某点是加强还是减弱的。
加强点：该点到两波源的波程差为半波长的偶数倍。
减弱点：该点到两波源的波程差为半波长的奇数倍
问题四：什么是波的衍射？发生衍射的条件是什么？发生明显衍射现象的条件？
衍射：波绕过障碍物或通过小孔继续传播的现象叫做波的衍射。任何波都能发生衍射现象。
发生明显衍射的条件：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。
【达标检测】
1．下列关于波的叠加的说法中，正确的是 ( )
A．两列波相遇后，振幅小的波振动减弱，振幅大的波振动得以加强
B．两列波相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同
C．在两列波相遇区域，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，相互间听得清楚，这说明声波相遇时互不干扰
2．波源在绳的左端发出半个波①，频率f1，振幅A1；同时另一波源在绳右端发出半个波②，频率f2(f2>f1)，振幅A2，P为两个波源的中点，如图所示，下列说法错误的是 ( )
A．两列波同时到达P点
B．两列波相遇时P点波峰值可达到A1＋A2
C．两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播
D．因频率不同，这两列波相遇不能叠加
3．由两个完全相同的波源S1与S2发出的两列波在某时刻的情况如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，下列说法正确的是( )
A．处于波谷与波谷相遇处质点振动一定最弱
B．处于波峰与波峰相遇处的质点振动一定最强
C．振动最强质点的位移始终最大，大小为每一列波振幅的2倍
D．振动最弱的点除了该时刻处于波峰与波谷的交点外，没有其他点
4．两个振动情况完全一样的波源S1．S2相距6 m，它们在空间产生的干涉图样如图所示，图中实线表示振动加强的区域，虚线表示振动减弱的区域，下列说法正确的( )
A．两波源的振动频率一定不相同
B．虚线一定是波谷与波谷相遇处
C．两列波的波长都为2 m
D．两列波的波长都为1 m
5．两波源S1．S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，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．a点的振动始终加强
D．a点的振动始终减弱
6．如图所示为两列相干水波在t＝0时刻的叠加情况，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持5 cm不变，波速和波长分别为1 m/s和0.5 m，C点是BD连线的中点。则下列说法正确的是( )
A．A．D点振动始终加强，B点振动始终减弱
B．C点始终保持静止不动
C．t＝0时刻，A．B两点的竖直高度差为10 cm
D．在t＝0至t＝0.25 s的时间内，B点通过的路程为20 cm

7．如图所示，S1，S2是振动情况完全相同的两个机械波波源，振幅为A．a，b，c三点分别位于S1，S2连线的中垂线上，且ab＝bc，某时刻a是两列波的波峰相遇点，c是两列波的波谷相遇点，则 ( )
A．a处质点的位移始终为2A B．c处质点的位移始终为－2A
C．b处质点的振幅为2A D．c处质点的振幅为2A

8．如图所示，两个完全相同的声源相距l，一个声音接收器从它们连线的正中央开始，逐渐向其中一个声源移动，当移动距离等于d时，接收器第一次收不到声响，则这两个声源所发声波的波长为________．

9．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

10．下图所示是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图， 情况中水波的频率最大； 情况中水波的频率最小．


11．如图所示，在一条直线上两个振源A．B相距6 m，振动频率相等．t0＝0时刻A．B开始振动，且都只振动一个周期，振幅相等，振动图象A为图(甲)，B为图(乙)．若A向右传播的波与B向左传播的波在t1＝0.3 s时相遇，则 ( )

A．两列波在A．B间的传播速度大小均为10 m/s
B．两列波的波长都是4 m
C．在两列波相遇过程中，中点C为振动加强点
D．t2＝0.7 s时刻B点经过平衡位置且振动方向向下




PAGE