高中物理人教版选修3-4 12.4波的衍射和干涉 课件（47张ppt）
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-4 12.4波的衍射和干涉 课件（47张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 59.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-06-22 15:04:23 | ||
图片预览
文档简介
(共47张PPT)
波的衍射和干涉
高二年级
物理
回顾
横波
纵波
波峰
波谷
疏部
密部
机械波：机械振动在介质中的传递。
波的描述：
时间周期性：周期T，频率f
空间周期性：波长λ
波速
波形图
1.波在传播过程中遇到障碍物时波的行为会发生什么变化？
2.两列波在空间相遇时会发生什么现象？
问题
一.波的衍射
衍射：波可以绕过障碍物或通过障碍物上的孔、缝而在障碍物的后继续传播，这种现象叫做波的衍射。
声波绕过墙壁
水波绕过芦苇
水波绕过礁石
发波水槽的结构和发波原理
光源
浅水槽
起振器
（振片、振针）
反光镜
屏幕
观察发波水槽中水波的衍射
振片
单个振针
两个振针
振片投影
单个振针投影
两个振针投影
1.观察孔、缝宽度对衍射的影响
规律：
波长λ不变，狭缝宽度d与波长相差不多时，衍射现象更明显。
波长不变，改变挡板缝宽
2.观察波长对衍射的影响
规律：
波长λ与狭缝宽度相差不多时，衍射现象更明显；
挡板缝宽不变，改变波长
波长减小，衍射现象变得不明显；
波长与狭缝宽度相比非常小，水波将沿直线传播。
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。
声波波长：1.7
cm
~
17
m
一切波都能发生衍射。
“闻其声而不见其人”是为什么？
光波波长：0.4?m
~
0.7
?m
例1.如图所示，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，可以采用什么办法？
N板上移减小孔的大小；
降低波源振动频率增加波长。
思考：
1.为什么用超声波定位而不用普通声波？
B超影像
B超诊断
超声发射、反射
冠状病毒
电子显微镜
冠状病毒电镜照片
2.冠状病毒能用光学显微镜拍摄吗？
波为什么会发生衍射？
惠更斯
惠更斯原理
两列波相遇会发生什么现象？
声波相遇
水波相遇
观察竹帘上两个脉冲相遇发生的现象
null
波传播的独立性：
两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰.
波的叠加性：
在相遇区，任一质点的振动为二波单独在该点引起的振动的合成.
波的叠加
利用彩虹圈验证波的叠加原理
两列周期性的波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？
两列水波相遇发生的现象
出现振动加强区和减弱区；
振动加强区和减弱区分布稳定；
振动加强和减弱区相互间隔。
（1）振动加强：
S1与S2在P点引起的
振动步调相同
（2）振动减弱：
S1与S2在P点引起的
振动步调相反
P
S1
S2
r1
r2
如何解释水波相遇发生的现象？
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加规律
M
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加规律
M
P
强
弱
强
弱
强
弱
弱
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加规律
M
P
Q
null
二.波的干涉
干涉：两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小，这种现象叫做波的干涉。形成的这种稳定图样叫作干涉图样。
干涉条件：
波源频率相同，
相位差恒定，
振动方向相近，
振幅相差不大，
--相干波源。
两台音响放大同一音频信号：干涉
教室中的灯发出的光：无干涉
当波源S1与S2振动初相位相同时,
P点振动强弱取决于波源距P点的距离差
振动加强：
振动减弱：
振动加强与减弱的条件：
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加规律
P
O1
O2
P
Q
O1
O2
O
双曲线
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加规律
例1.主动降噪耳机原理---在耳机内设有麦克风，用来收集周围环境中的噪声信号，通过耳机的处理器发出与噪声振幅、频率相同，相位相反的声波来消灭噪声。
波的干涉应用
麦克风收集噪声
两声波干涉相消
耳机发出与噪声
等幅、反相的声波
例2.干涉式消音器--内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都会发出噪声，干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声.干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播.在声波到达A处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到削弱噪声的目的.若Δr=r2-r1，则等于多少？
r2
r1
例3.假设麦克风与两个音响之间的位置关系如图所示，声音经过音响放大后再传回麦克风再次放大时可能会产生啸叫。设声波速度为350m/s,请同学们计算一下哪些频率的声波容易产生啸叫？
一.衍射
1.定义：波可以绕过障碍物，偏离直线继续传播的现象
2.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。
小结
二.干涉
1.波的叠加：两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰；在相遇区，任一质点的振动位移为两波单独在该点引起的振动的矢量和。
2.干涉定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域振幅加大、某些区域振幅减小的现象。
3.干涉相长与相消的条件：波源的频率和相位相同时，
振动加强：
振动减弱：
干涉和衍射都是波的特性，是一切波都具有的现象，干涉与衍射的本质都是波的相干叠加。
思考：
1.5G通讯为何需要建设更多的基站？
2.在图所描述的时刻，
M是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。
(1)
随着时间的推移，这个凸起最高的位置在向哪个方向移动？是不是M质点在向那个方向迁移？M质点在哪个方向上运动？
(2)
指出图中哪个位置是凹下最低的位置（只需指出一个）。随着时间的推移，这个凹下最低的位置在向哪个方向移动？
(3)
由图中时刻经过T/4时，M
质点的位移有什么特点？
谢谢大家！
波的衍射和干涉
高二年级
物理
回顾
横波
纵波
波峰
波谷
疏部
密部
机械波：机械振动在介质中的传递。
波的描述：
时间周期性：周期T，频率f
空间周期性：波长λ
波速
波形图
1.波在传播过程中遇到障碍物时波的行为会发生什么变化？
2.两列波在空间相遇时会发生什么现象？
问题
一.波的衍射
衍射：波可以绕过障碍物或通过障碍物上的孔、缝而在障碍物的后继续传播，这种现象叫做波的衍射。
声波绕过墙壁
水波绕过芦苇
水波绕过礁石
发波水槽的结构和发波原理
光源
浅水槽
起振器
（振片、振针）
反光镜
屏幕
观察发波水槽中水波的衍射
振片
单个振针
两个振针
振片投影
单个振针投影
两个振针投影
1.观察孔、缝宽度对衍射的影响
规律：
波长λ不变，狭缝宽度d与波长相差不多时，衍射现象更明显。
波长不变，改变挡板缝宽
2.观察波长对衍射的影响
规律：
波长λ与狭缝宽度相差不多时，衍射现象更明显；
挡板缝宽不变，改变波长
波长减小，衍射现象变得不明显；
波长与狭缝宽度相比非常小，水波将沿直线传播。
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。
声波波长：1.7
cm
~
17
m
一切波都能发生衍射。
“闻其声而不见其人”是为什么？
光波波长：0.4?m
~
0.7
?m
例1.如图所示，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，可以采用什么办法？
N板上移减小孔的大小；
降低波源振动频率增加波长。
思考：
1.为什么用超声波定位而不用普通声波？
B超影像
B超诊断
超声发射、反射
冠状病毒
电子显微镜
冠状病毒电镜照片
2.冠状病毒能用光学显微镜拍摄吗？
波为什么会发生衍射？
惠更斯
惠更斯原理
两列波相遇会发生什么现象？
声波相遇
水波相遇
观察竹帘上两个脉冲相遇发生的现象
null
波传播的独立性：
两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰.
波的叠加性：
在相遇区，任一质点的振动为二波单独在该点引起的振动的合成.
波的叠加
利用彩虹圈验证波的叠加原理
两列周期性的波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？
两列水波相遇发生的现象
出现振动加强区和减弱区；
振动加强区和减弱区分布稳定；
振动加强和减弱区相互间隔。
（1）振动加强：
S1与S2在P点引起的
振动步调相同
（2）振动减弱：
S1与S2在P点引起的
振动步调相反
P
S1
S2
r1
r2
如何解释水波相遇发生的现象？
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加规律
M
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加规律
M
P
强
弱
强
弱
强
弱
弱
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加规律
M
P
Q
null
二.波的干涉
干涉：两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小，这种现象叫做波的干涉。形成的这种稳定图样叫作干涉图样。
干涉条件：
波源频率相同，
相位差恒定，
振动方向相近，
振幅相差不大，
--相干波源。
两台音响放大同一音频信号：干涉
教室中的灯发出的光：无干涉
当波源S1与S2振动初相位相同时,
P点振动强弱取决于波源距P点的距离差
振动加强：
振动减弱：
振动加强与减弱的条件：
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加规律
P
O1
O2
P
Q
O1
O2
O
双曲线
两个频率和步调完全相同的波源产生的波的叠加规律
例1.主动降噪耳机原理---在耳机内设有麦克风，用来收集周围环境中的噪声信号，通过耳机的处理器发出与噪声振幅、频率相同，相位相反的声波来消灭噪声。
波的干涉应用
麦克风收集噪声
两声波干涉相消
耳机发出与噪声
等幅、反相的声波
例2.干涉式消音器--内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都会发出噪声，干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声.干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播.在声波到达A处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到削弱噪声的目的.若Δr=r2-r1，则等于多少？
r2
r1
例3.假设麦克风与两个音响之间的位置关系如图所示，声音经过音响放大后再传回麦克风再次放大时可能会产生啸叫。设声波速度为350m/s,请同学们计算一下哪些频率的声波容易产生啸叫？
一.衍射
1.定义：波可以绕过障碍物，偏离直线继续传播的现象
2.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。
小结
二.干涉
1.波的叠加：两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰；在相遇区，任一质点的振动位移为两波单独在该点引起的振动的矢量和。
2.干涉定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域振幅加大、某些区域振幅减小的现象。
3.干涉相长与相消的条件：波源的频率和相位相同时，
振动加强：
振动减弱：
干涉和衍射都是波的特性，是一切波都具有的现象，干涉与衍射的本质都是波的相干叠加。
思考：
1.5G通讯为何需要建设更多的基站？
2.在图所描述的时刻，
M是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。
(1)
随着时间的推移，这个凸起最高的位置在向哪个方向移动？是不是M质点在向那个方向迁移？M质点在哪个方向上运动？
(2)
指出图中哪个位置是凹下最低的位置（只需指出一个）。随着时间的推移，这个凹下最低的位置在向哪个方向移动？
(3)
由图中时刻经过T/4时，M
质点的位移有什么特点？
谢谢大家！