高中物理第二章机械波第5、6节波的干涉、衍射多普勒效应教学案教科选修3-4
第5、6节 波的干涉、衍射__多普勒效应
对应学生用书P31
波
的 干 涉
[自读教材·抓基础]
1．波的叠加原理
(1)波的独立传播特性：两列波在相遇后相互穿过，仍然保持各自的运动状态继续传播，彼此之间好像未曾相遇。
(2)波的叠加原理：在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和。
图2－5－1
2．波的干涉现象
(1)实验及现象：
①实验：波源是固定在同一个振动棒上的两个小球，当振动棒带动两个小球振动时，将会产生振动方向和振动频率都相同的两列水波。
②现象：在振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间展开来的相对平静的区域和振1.当几列波相遇时，质点的总位移等于各列波单独存在时所产生的振动位移的矢量和，这就是波的叠加原理。 2．频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔，位置保持不变。这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。产生干涉现象的必要条件之一是两列波的频率相同。 3．当缝的宽度或障碍物的尺寸比波长小或与波长相差不多时，将发生明显的衍射现象，波发生衍射是无条件的，发生明显的衍射是有条件的。 4．当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的波的频率高于波源的频率，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率低于波源的频率。
动较强的区域，这两种区域的分布固定而且相互隔开。
(2)现象解释：
①加强区：在某一时刻，两列波的波峰(或波谷)同时到达某一点，该质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和。加强点形成的区域是加强区。
②减弱区：某一时刻，两列波的波峰和波谷同时到达某一点，该质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，减弱点形成的区域是减弱区。若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零。
(3)波的干涉：
①定义：频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域相互间隔、位置保持不变，这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。
②干涉图样
波的干涉中所形成的图样，如图2－5－2所示。
图2－5－2
③干涉条件及实质：
a．条件：频率和振动方向相同的波。
b．实质：特殊条件下波的叠加。
[跟随名师·解疑难]
1．波的干涉与波的叠加的区别
波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加，但干涉必须是满足一定条件的两列波叠加后形成的现象。
2．对稳定干涉图样的理解
(1)稳定干涉图样的产生条件，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点，也形不成稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。
(2)稳定干涉图样的特征：
①加强区和减弱区的位置固定不变，且相互间隔。
②加强区始终加强，减弱区始终减弱。
(3)明显的干涉图样：明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅相差不大。振幅越是接近，干涉图样越明显。
2．对“加强区”和“减弱区”的理解
(1)在波的干涉现象中，加强区是指该区域内质点的振幅A 最大；减弱区是指该区域内质点的振幅A 最小。设两个相干波源单独引起的振幅分别为A 1和A 2，则在振动加强区中质点振动的振幅为A 1＋A 2，在振动减弱区中质点振动的振幅为|A 1－A 2|。不论加强区还是减弱区中的质点，都仍在其平衡位置附近振动，它们的振动位移仍随时间发生周期性变化。因此，某一时刻，加强区中质点振动的位移可能小于减弱区中质点振动的位移。若A 1＝A 2，则减弱区中质点的振幅为零，不振动。
(2)两个频率相同的同种波源，形成的干涉图样，以两波源为中心向外呈辐射状延伸，形成振动加强线和减弱线，而且加强线始终加强，加强线上各点都是加强点，加强点不是位移大，而是振动加强，加强线与减弱线是以两波源为焦点的一簇双曲线。
(3)频率相同的两列波叠加时，产生稳定的干涉图样，振动加强区域和振动减弱区域的空间位置是不变的。
3．振动加强点和减弱点的判断
(1)从振幅判断：
振幅为两列波的振幅之和的点为加强点，加强点连成的区域为加强区；振幅为两列波的振幅之差的点为减弱点，减弱点连成的区域为减弱区。
(2)从条件上判断：
振动方向始终相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离之差为Δr ，那么当Δr ＝kλ(k ＝0,1,2…)时该点为加强点，当Δr ＝kλ＋λ2
(k ＝0,1,2…)时该点为减弱点，若两波源振动方向始终相反，则上述结论正好相反。
(3)从现象上判断：
若某时刻某点是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为振动加强点；若某时刻某点是波峰与波谷相遇，则该点为振动减弱点。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
两波源S 1、S 2在水槽中形成的波形如图2－5－3所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则( )
图2－5－3
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
解析：选B 由图可知，两列波的波长不相等，由v＝λf，知f不相等。不满足波的干涉条件，故B正确。
波的衍射
[自读教材·抓基础]
1．定义
波能够绕到障碍物的后面传播的现象。
2．实验及现象
(1)实验：
在水槽里放两块挡板，挡板之间留一狭缝。
①保持波源的振动频率不变，改变缝的宽度。
②保持缝的宽度不变，通过改变波源的振动频率来改变波长。
(2)现象：
①狭缝宽度远大于水波波长时：没有明显的衍射现象。
②当狭缝的宽度接近水波的波长时，水波在狭缝的边缘发生了弯曲。
③当狭缝的宽度更接近水波的波长时，水波通过狭缝后成为近似于点波源发出的球面波，衍射现象更加明显。
3．发生明显衍射的条件
缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小时，就能看到明显的衍射现象。
[跟随名师·解疑难]
1．对明显衍射发生条件的理解
(1)波的衍射是波在传播过程中所独具的特征之一，衍射是否明显，通常的衡量标准就
是孔或缝的宽度d与波长λ的比值d
λ
，比值越小，衍射现象相对越明显。
(2)孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系仅是衍射能否明显发生的条件，波而的衍射没有条件，即一切波都能发生衍射。
(3)明显衍射发生时，并不一定能清楚地感受到，如当孔远远小于水波波长时，衍射应当非常明显，但因孔很小，单位时间内通过孔的能量很小，又分布到很大的区域上，水波将非常弱，会看不清楚。
2．干涉和衍射的对比
定义现象可观察到明显
现象的条件
相同点
波的衍射波可以绕过障碍物继
续传播的现象
波能偏离直线而传到
直线传播以外的空间
缝、孔或障碍物的尺寸
跟波长相差不多或者小
于波长干涉和衍
射是波特
有的现象
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
振动减弱的现象
干涉图样稳定，振动
强弱区域相间分布，
加强区、减弱区位置
不变
两列波的频率相同
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
音箱装置布网既美观又能阻止灰尘进入音箱内部，但是它又有不利的一面，对于音箱发出的声音来说，布网就成了障碍物，它阻碍了声音的传播，造成了声音的失真。有的生产厂家就把布网安装上子母扣，这样听音乐时就可以将布网卸下来，从而获得真实的听觉效果，听同样的音乐时，不卸下布网跟卸下布网相比较，你认为声音损失掉的主要是 ( ) A．高频成分 B．低频成分
C．中频成分 D．不能确定
解析：选A 当声音从音箱发出遇到布网这一障碍物时，若声波的波长比布网的直径大或者和它差不多时，就可以发生明显的衍射现象，这样布网就不能阻挡这部分声波，布网可以阻挡波长比它的直径小得多的声波，即声音的高频成分，所以选A。
多普勒效应
1.多普勒效应
当波源和观察者之间有相对运动时，观察者测得的频率与波源频率不同的现象。
2．多普勒效应产生的原因
(1)波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的完全波的个数是一定的，观察者观测到的频率等于波源振动的频率。
(2)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的完全波的个数增加，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率变大。
(3)波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小。
3．多普勒效应的应用
测量心脏血流速度，测量车辆速度，测量天体运动情况等。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
(海南高考)下列选项与多普勒效应有关的是( )
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
解析：选BD 科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，故A错误。医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用声波的多普勒效应，故B正确。技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用超声波穿透能力强，故C错误。交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故D正确。
对应学生用书
P34
对波的干涉现象分析
[典题例析]
1．如图2－5－4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( )
图2－5－4
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
[思路点拨]
(1)形成干涉图样的所有质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地随时间变化。
(2)对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。
解析：a 质点是波峰和波谷相遇的点，振动减弱。b 质点是波峰与波峰的相遇点，c 质点是波谷与波谷的相遇点，振动都是加强的。d 质点位于振动加强点的连线上，仍为振动加强的点，故A 错，B 对。某时刻振动加强或减弱的点位置是固定的，始终是加强或减弱的，故C 对。再过T
4
后的时刻，a 、b 、c 三点虽然都处在平衡位置，但a 点振动仍减弱，b 、c 两点振动仍加强，故D 错。 答案：BC
[跟踪演练]
当两列水波发生干涉时，如果两列波的波谷在P 点相遇，下列说法正确的是( )
A ．质点P 的振幅最大
B ．质点P 的振动始终是加强的
C ．质点P 的位移始终最大
D ．质点P 的位移有时为零
解析：选ABD 由题意知，P 是振动加强点，且始终振动加强，振幅最大，A 对，B 对。振动加强说明该区域振幅最大，质点的位移变化范围大，但并不能理解为加强点的位移始终最大，它的位移从0到最大做周期性变化，C 错，D 对。
波的衍射现象分析
[典题例析]
2.如图2－5－5所示是观察水面波衍射的实验装置，AC 和BD 是两块挡板，AB 是一个狭缝，O 是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻的波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则波经过狭缝之后的传播情况，下列描述中正确的是( )
图2－5－5
A ．此时能观察到明显的衍射现象
B ．如果将孔AB 扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
C ．挡板前后相邻波纹间距相等
D ．如果狭缝的大小不变，使波源的频率增大，能更明显地观察到衍射现象
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点：
(1)波发生明显衍射的条件。
(2)波的频率、波速与波长的关系及其决定因素。
解析：由题图知孔的尺寸和波长相当，所以能观察到明显的衍射现象，A 正确。AB 孔扩大，与波长相比，尺寸逐渐变大，就可能看不到明显的衍射现象，B 正确。波经过孔后，介质没变，波速不变，又因为频率由振源决定，即频率不变，所以波长也不变，波纹间距在挡板前后相等，C 正确。若频率增大，由λ＝v f 知，波长减小，衍射现象不会变得更明显，D 错。
答案：ABC
[探规寻律]
(1)障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象。
(2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射。
[跟踪演练]
如图2－5－6所示，S 为波源，M 、N 为两块挡板，其中M 板固定，N 板可上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A 点没有振动，为了使A 点能发生振动，可采用的方法是______(填“增大”或“减小”)波源的频率，也可以将N 板______(填“向上”或“向下”)移动一些。
图2－5－6
解析：A点没有振动，说明衍射现象不明显，即狭缝的尺寸比波长大得多。为使A点振动，可使波长大些或使狭缝窄一些，故可使波源频率减小或将N板向上移动一些。
答案：减小向上
多普勒效应现象分析
[典题例析]
3．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，结果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低。
(1)此现象属于( )
A．波的衍射B．波的干涉
C．多普勒效应 D．波的反射
(2)若该路段限速为100 km/h，则轿车是否超速？
(3)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？
[思路点拨] 解答本题可按以下思路分析：
接收到的波频率变低→
两车相
对远离
→
判断轿
车快慢
解析：(1)巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象为多普勒效应。
(2)因巡警车接收到的频率变低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该车超速。
(3)若该车以20 m/s的速度行进时，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应变高。
答案：(1)C (2)轿车超速(3)频率变高
[探规寻律]
(1)无论什么情况，发生多普勒效应时，波源与观察者肯定有相对运动，二者相互靠近时，观察者接收到的频率变高，相互远离时，接收到的频率变低。
(2)多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远，而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向。
[跟踪演练]
关于多普勒效应，下列说法正确的是( )
A．多普勒效应是由波的干涉引起的
B．多普勒效应说明波源的频率在发生改变
C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的
D．只有声波可以产生多普勒效应
解析：选C 由多普勒效应的定义可知，A、B错误，C正确，此外，声波、光波电磁波等都可以产生多普勒效应，D错误。
对应学生用书
P35
[课堂双基落实]
1．“闻其声而不见其人”是因为一般障碍物的尺寸( )
A．跟声波波长相差不多，使声波发生明显衍射
B．比声波波长大得多，声波不能发生衍射
C．跟光波波长相差不多，使光波也发生明显衍射
D．比光波波长大得多，光波不能发生明显衍射
解析：选AD 发生明显衍射现象的条件为障碍物或孔的尺寸比波长小，或与波长相差不多，故A、D正确。
2．关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是( )
A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加
B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点
C．两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零
D．两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点位移大解析：选C 根据波的叠加和干涉的概念可知，只要两列波相遇就会叠加，但如果两列波的频率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，所以选项A错；发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇的点，所以选项B错；因为某质点振动加强仅是振幅加大，但只要仍在振动就一定有位移为零的时刻，所以选项C正确，选项D错误。
3．假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是( )
A ．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
B ．当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
C ．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率大于300 Hz
D ．当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率小于300 Hz
解析：选AD 当汽车向你驶来时，两者距离减小，你接收的声波个数增多，频率升高，将大于300 Hz ，故A 选项正确；当汽车和你擦身而过后，两者距离变大，你接收的声波个数减小，频率降低，将小于300 Hz ，故D 选项正确。
4.如图2－5－7所示，两列相同的波沿一直线相向传播，当它们相遇时，下列波形中可能的是( )
图2－5－7
图2－5－8
解析：选BC 当两列波的前半个波(或后半个波)相遇时，根据波的叠加原理，在前半个波(或后半个波)重叠的区域内所有质点此刻的振动合位移为零，而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变，所以B 项正确；当两列波完全相遇时(即重叠在一起)，由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有的质点振动的位移加倍，所以C 项也是正确的。
[课下综合检测]
1．在观察水波的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 Hz ，水波在水波槽中的传播速度是0.05 m/s ，为观察到明显的衍射现象，小孔直径d 应为( )
A ．10 cm
B ．5 m
C ．大于1 cm
D ．小于1 cm
解析：选D 当d ＜λ时肯定发生明显的衍射。由题意知水波的波长λ＝v f ＝
0.055 m ＝0.01 m 。即孔的直径d 应与1 cm 相当或比它还小。故选项D 对。
2．两列波相叠加发生了稳定的干涉现象，那么( )
A ．两列波的频率不一定相同
B ．振动加强区域的各质点都在波峰上
C ．振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始终减弱
D ．振动加强的区域和振动减弱的区域不断周期性地交换位置
解析：选C 两列波发生稳定的干涉的条件必须是两列波的频率相同且相位差恒定，故A 错；且振动加强区始终加强，振动减弱区始终减弱，形成稳定的干涉图样，C 对D 错；振动加强区域的各质点只是振幅最大，它们也在自己的平衡位置附近振动，并不是只在波峰上，B 错。
3．图1为两列波叠加的示意图，这两列波的振动方向、振幅、频率等完全相同。M 、N 、Q 为叠加区域的三个顶点，Q 为两个波谷相遇，M 为两个波峰相遇，M 、P 、Q 三点在一条直线上，N 点为波峰和波谷相遇，则下列说法正确的是 ( )
图1
A ．P 点为振动加强点
B ．N 点始终静止不动
C ．经12
周期，质点Q 传播到N 点 D ．M 点为振动加强点，过T
2
，此点振动减弱 解析：选AB 在波峰和波峰或波谷和波谷相遇的地方，振动加强；波峰和波谷相遇的地方振动减弱，则M 、Q 点均为振动加强点，N 点为振动减弱点。MQ 连线为振动加强区，所以P 点也是振动加强点。振动加强点的振幅等于两列波的振幅之和，振动减弱点的振幅等于两列波的振幅之差的绝对值。由于两列波的振幅相同，故N 点振幅为零，即N 点静止不动，
A 、
B 正确。在波的传播过程中，质点不随波迁移，
C 错误。M 点振动始终加强，
D 错误。
4．在某一均匀介质中由波源O 发出的简谐横波在x 轴上传播，某时刻的波形如图2，其波速为5 m/s ，则下列说法正确的是( )
图2
A ．此时P (－2 m,0 cm)、Q (2 m,0 cm)两点运动方向相同
B ．再经过0.5 s 质点N 刚好在(－5 m,20 cm)位置
C ．能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 Hz
D ．波的频率与波源的振动频率无关
解析：选AB 此时P 点和Q 点都向下振动。再经过0.5 s ，波向前传播的距离为2.5 m ，
高中物理人教版教学案：第十二章 第4节 波的衍射和干涉
第4节波的衍射和干涉 1.波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。 2．发生明显衍射的条件：缝孔的宽度或障碍物的尺 寸跟波长差不多，或者比波长小。 3．波的干涉是指频率相同的两列波叠加，使某些区 域的振幅加大，某些区域的振幅减小。
一、波的衍射 1．定义：波绕过障碍物继续传播的现象。 2．两种衍射现象 (1)在水波槽中，在波源的前方放一个障碍物，使波源振动产生水波。当障碍物较大时波被阻挡，在靠近障碍物后面没有波，只是在障碍物较远处，波才稍微有些绕到“影子”区域里，如图12-4-1甲所示，虽然发生衍射现象，但不明显。 图12-4-1 当障碍物较小时发现波能绕过障碍物继续前进，如同障碍物不存在一样，如图乙所示，衍射现象明显。 (2)在水波槽中，在波源前方放一个有孔的屏，使波源振动产生水波。当孔较大时发现水波经过孔后在连接波源与孔的两边的两条直线所限制的区域里传播，如图丙所示。当孔较小时发现孔后的整个区域里传播着以孔为中心的圆形波，如图丁所示，衍射现象明显。 3．发生明显衍射现象的条件 只有当缝、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。 二、波的叠加
几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质中的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。图12-4-2表示了分别向右、向左传播的两列波1和2在相遇区域内的叠加过程。 2．波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。 两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。(如图12-4-2所示) 两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。(如图12-4-3所示) 图12-4-2图12-4-3 三、波的干涉 1．定义 频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象。 2．稳定干涉条件 (1)两列波的频率必须相同。 (2)两个波源的相位差必须保持不变。 3．干涉的普遍性 一切波都能够发生干涉，干涉是波特有的现象。
高二物理选修3-4导学案
高中物理选修3-4 第十一章机械振动 0 11.1 简谐运动 0 11.2 简谐运动的描述 (2) 11.3 简谐运动的回复力和能量 (3) 11.4 单摆 (5) 11.5 外力作用下的振动 (7) 本章章末小结 (8) 第十二章机械波 (9) 12.1 波的形成和传播 (9) 12.2 波的图像 (10) 12.3 波长、频率和波速 (14) 12.4 波的衍射和干涉 (16) 12.5 多普勒效应 (18) 本章章末小结 (20) 第十三章光 (20) 13.1 光的反射和折射 (20) 13.2 实验测定玻璃的折射率 (21) 13.3 全反射 (25) 13.4 光的干涉 (26) 13.5 实验：用双缝干涉测量光的波长 (29) 本章章末小结 (28) 13.6 光的衍射 (29) 13.7 光的偏振 (30) 13.8 光的颜色色散 (31) 13.9 激光 (33) 高二物理组
第十一章机械振动 11.1 简谐运动 1．下列说法中正确的是( ) A．弹簧振子的运动是简谐运动 B．简谐运动就是指弹簧振子的运动 C．简谐运动是匀变速运动 D．简谐运动是机械振动中最简单、最基本的一种 2．简谐运动是下列哪一种运动( ) A．匀变速运动 B．匀速直线运动 C．非匀变速运动 D．匀加速直线运动 3．如图，当振子由A向O运动时，下列说法中正确的是( ) A．振子的位移在减小 B．振子的运动方向向左 C．振子的位移方向向左 D．振子的位移大小在增大 4．一质点做简谐运动，如图所示，在0.2s到0.3s时间内质点的运动情况是 A．沿负方向运动，且速度不断增大 B．沿负方向运动，且位移不断增大 C．沿正方向运动，且速度不断增大 D．沿正方向运动，且加速度不断减小 5．如图(a)，一弹簧振子在AB间做简谐运动，O为平衡位置，如图(b)是振子做简谐运动时的位移—时间图象．则关于振子的加速度随时间的变化规律．下列四个图象中正确的是 6．下图为质点P在0～4s内的振动图象，下列叙述正确的是( ) A．再过1s，该质点的位移是正向最大 B．再过1s，该质点的速度方向为正向 C．再过1s，该质点的加速度方向为正向 D．再过1s，该质点的速度最大 7.如图所示，是一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象(x－t图)．由图可推断，振 动系统( ) A．在t1和t3时刻具有相同的速度 B．在t3和t4时刻具有相同的速度 C．在t4和t6时刻具有相同的位移 D．在t1和t6时刻具有相同的速度 8、如图所示是某质点做简谐运动的振动图象，根据图象中的信息，回答下列问题：质点在第2s末的位移是多少？质点在第2s内的位移是多少？在前4s内的路程是多少？ 1
第四节 波的干涉和衍射 教学设计
第四节波的干涉和衍射教学设计 青铜峡市高级中学李荣英 学生分析 学生已经学过运动和力等矢量的合成分解，以及振动和波的基础知识；学生在平常的学习和生活中已经接触到过少量的、较复杂的、不明显的干涉现象或类似干涉现象。教学目标 1、知识与技能 （1）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； （2）知道波的叠加原理，知道什么是波的干涉现象、干涉图样和波的干涉条件； （3）知道波的衍射现象、干涉现象都是波所特有的现象。 2、过程与方法：通过实验，培养学生的鉴别能力、观察能力、分析推理能力 3、情感、态度与价值观：通过互动实验，培养学生探究科学知识的兴趣和实事求是的 科学态度；通过全对波的叠加与干涉现象的研究，培养学生运用科学理论观察分析周围事物的习惯，了解物理知识与现实生活的密切关系。 教学重点：波发生明显衍射现象的条件：波的叠加原理；波的干涉现象和干涉图样中加强点和减弱点的分析；波的干涉条件。 教学难点：波的干涉条件的理解 教学方法：实验演示 教学准备：多媒体课件、发波水槽（电动双振子）、音叉 教学过程： （一）引入新课 教师：生活中有这样一种现象，一学生在门外喊报告。提问：谁的声音？看到人了吗？为什么能听到声音却看不到人？ 学生：思考，回答。 教师：引导说明声波可以绕过障碍物继续传播，而光波为什么不能？通过下面的学习后我们再来解释。今天我们学习12.4波的衍射和干涉。 （二）进行新课 一．波的衍射 教师：刚才我们提到声波绕过障碍物继续传播，生活中微风激起的水波遇到小石芦苇等细小障碍物，会绕过它们继续传播，我们把这种现象叫波的衍射。下面我们观察一个实验。 演示实验:在发波水槽里放两块挡板中间留一个缝观察水波通过狭缝后的情况，改变缝宽再观察。 模拟实验：由于实验现象不明显让我们看模拟实验来分析 教师提问引导学生的观察点：观察下面几个实验，有没有衍射现象发生？学生对比观察思考回答。 实验现象分析：水波经过大孔后，可近似地看作是“直进”的，但边沿是模糊的，不像刀切的那么齐——有衍射现象．正如太阳光从窗户射进来，粗略地看明暗界线是分明的，窗框的影子很整齐；但是仔细去观察影子的边缘时，就会看到模糊的，明暗界线不是像刀切一般地齐．它们的区别是小孔发生了明显衍射。那么发生明显衍射的条件是什么？与什么因素有关？ 图片对比分析：哪个图发生了明显的衍射？ 实验结论：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。
光的干涉和衍射的区别与联系
光的干涉和衍射的区别与联系 光学是物理学中较古老的一门应用性较强的基础性学 科,其中光的干涉与衍射现象是光学课程最主要的内容之一 ： 也是现代光学的基础。如傅立叶光学，全息学，光传输和光波导等理论基础。 干涉和衍射现象是一切波动所特有的，也是用于判断某 种物质是否有波动性的判据。从理论上分析，干涉和衍射都是 光波发生相干叠加的结果。光波叠加的原理表述为对于真空中传播的光或在媒质中传播的不太强的光，当几列光波相遇时,其合成光波的光矢量E等于各分光波的光矢量E1,E2,E3, 的矢量和，即 E=E1+E2+E3 ....... =E Ei 而在相遇区外各列光波仍保持各自原有的特性频率 波长振动方向等和传播方向继续传播就好像在各自的路径上没有遇到其他的波一样。 在我们的日常生活中就有不少的干涉现象，例如，水面 上的油膜在太阳光的照射下呈现出五彩缤纷的美丽图像。 儿童吹起的肥皂泡在阳光下也显出五光十色的彩纹，这些都是光在薄膜上干涉所产生的图样。
光的干涉现象的广义定义为“两束（或多束）频率相同振动偏振方向一致振动位相差恒定的光在一定的空间 范围内叠加其光强度分布与原来两束或多束光的强度之和不同的现象。”为了突出“相干叠加”与“非相干叠加”在空间强度分布的明显的差别又有了狭义的定义 “满足一定条件的两束或多束光在空间叠加后其合振动有些地方固定的加强有些地方固定的减弱强度在 空间在有一种周期性的变化的稳定分布” 。 根据光源分成两束时所采用的方法不同干涉分为两种： (1)由波阵面造成的干涉将点光源发出的波阵面分割为两 个或两个以上的部分 使它们通过不同的光路后交叠起来。 (2)由振幅分割造成的干涉用半透膜等波阵面上同一点处的振幅分成两个或更多个部分然后使这些波相遇而叠加起来。 让我们在日常生活中来观察光的衍射现象伸出你的手 把两个指头并拢靠近眼睛通过指缝观看电灯灯丝使缝与灯丝平行可以看到灯丝两旁有明暗相间的并带有彩色 的平行条纹这就是光通过指缝产生的衍射现象。 光的直线传播和衍射现象是有内在联系的衍射现象是光的波动特性的最基本的表现光的直线传播不过是光 的衍射现象的极限而已。惠更斯菲涅尔原理指出。在同一
高中物理《波的衍射和干涉》导学案
第4节波的衍射和干涉 1．理解什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件。 2．知道波的独立传播特点，理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果。 3．知道波的干涉图样的特点，理解波形成稳定干涉图样的条件，知道振动加强点、减弱点的振动情况。 一、波的衍射 1．定义：波□01绕过障碍物继续传播的现象。 2．实验及现象 (1)实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留个□02狭缝。 (2)现象 ①狭缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿□03直线传播一样，挡板后面产生一个□04阴影区。 ②狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时：波□05绕到挡板后面继续传播。 3．发生明显衍射的条件 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长□06相差不多，或者□07比波长小。 4.□08一切波都能发生衍射，衍射是波□09特有的现象。 二、波的叠加 1．波的独立性原理 两列波相遇后彼此穿过，仍然□01保持各自的□02运动特征，继续传播。 2．波的叠加原理 在几列波重叠的区域里，介质的质点□03同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的□04矢量和。如图所示。
三、波的干涉 1．定义：□01频率相同的两列波叠加时，某些区域的□02振幅加大、某些区 域的□03振幅减小的现象。 2．稳定干涉的必要条件 (1)两列波的频率必须□04相同。 (2)两个波源的相位差必须□05保持不变。 3．干涉的普遍性：□06一切波都能够发生干涉，干涉是□07波特有的现象。 判一判 (1)在操场上不同位置听到学校喇叭声音的大小不同，是声波的干涉现象。() (2)两列频率不同的水波不能发生波的干涉现象。() (3)不是所有的两列波之间都能发生干涉。() 提示：(1)×(2)√(3)√ 想一想 (1)当障碍物的尺寸比波长大时，不能发生衍射现象，对吗？ 提示：错。障碍物尺寸比波长大时，也能发生衍射现象，只是现象不明显。 (2)在波的干涉中，振动加强的点始终位于波峰吗？ 提示：否。振动加强点的振幅大，而不是始终位于波峰。 课堂任务波的衍射 1．定义 波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。 2．衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象，当波碰到障碍物时，衍
第27课时 波的干涉、衍射 多普勒效应(A卷)
第 27 课时 波的干涉、衍射 多普勒效应（A 卷） 考测点导航 1．波的叠加：几列波相遇时，每列波都能保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只在重叠的区域里，任一质点的总位移等于分别引起的位移的矢量和。 2．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，这些振动加强和振动减弱的区域互相间隔且稳定的现象。 3．振动加强的区域到两列波源的路程差是波长的整数倍，振动减弱的区域到两列波源的路程差是半波长的奇数倍。 4．波的衍射：波能绕过障碍物的现象。能够发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小，或与波长相差不大 5．多普勒效应：（1）它是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象（2）正确区别波源的频率与观察者接受到的频率，观察者接受到的频率与波源和观察者之间的相对运动有关 典型题点击 1．如图27-A-1所示两列波相向传播，当它们相遇时可能出现的波形图是（ ） A ．图b 、c B ．图 a 、b C ．图b 、c 、d D ．图c 、d （该题考查了波的叠加原理， 其合位移是两列波对应位移的矢量和） 2．如图27-A-2所示，水面上有a 、b 、c 三只小船，S 1、S 2是两个步调一致的相干波源，相距9m,它们激起的水波的波长为2m ，三只船与两波源的距离标在图中，则下面的判断中正确的是（ ） A ．b 、c 两船振动加强，a 船振动减弱 B ．a 船振动加强，b 、c 两船振动减弱 C ．若某时刻b 船在波峰，则c 船在波谷 D ．若两相干波的振幅相同，则a 船处于静止状态 （该题考查了出现稳定的干涉条纹的条件，比较某 点到两相干波源的路程差即可） 3．两列振幅和波长都相同而传播方向相反的波（如27-A-3甲图所示），在相遇的某一时刻（如乙图所示），两列波消失， 此时介质中的x 、y 两质点的运动方向是（ ） A ．x 向上，y 向下 B ．x 向下，y 向上 C ．x 、y 都向上 D ．x 、y 都静止 4．关于多普勒效应以下说法错误的是（ ） A ．当波源运动时，波源的频率发生变化 B ．当波源静止而观察者运动时，波源的频率不变，观察者接受到的频率变化 C ．当波源静止观察者向波源运动时，观察者接受到的频率变大 D ．当波源向静止观察者运动时观察者接受到的声波频率变小 （该题考查了多普勒效应产生的原因，根据同一介质中的波速不变可得结论） 新活题网站 一、选择题 1．两固定相同声源发出的波长相等的声波叠加，如果某时刻叠加区域里P 点是两列波的波谷相遇，那么在以后的时间里，P 点的振动（ ） A ．有时加强，有时减弱 B ．经半个周期的奇数倍时加强 C ．始终加强 D ．始终减弱 （振动加强或减弱是指质点振动幅度变大或变小） 2．下列说法中正确的是（ ） A ．火车过桥慢行以使策动力的频率远小于桥的固有频率 B ．一切波都能发生衍射，它不过明显不明显而已 C ．两列相干波在空中相遇，在振动加强区域里质点的位移始终较大 D ．两列相干波在空中相遇，在振动减弱区域里的振动较小 （振动加强区域里的质点是振动的幅度变大，而并不是位移始终最，否则就不振动） 3．如图27-A-4所示两列同频率相干水波在t=0时刻的叠加情况，图中实线 表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为 · · · a b c S 1 S 2 4m 5m 6m 7m 8m 图27-A-2 甲 → ← 图27-A-3 · · x y 乙 图27-A-3 E · · · · A B C D · 图27-A-4 a b c d 图27-A-1
高中物理-波的衍射与波的干涉
波的衍射与波的干涉 波的衍射 波的衍射指波在传播过程中，遇到障碍物后，能绕过障碍物；或遇到缝隙时传播方向发生变化的现象。 波的衍射与波的干涉都是波的重要特性之一，这是波动与其他运动模式的主要区别。 波的衍射图像 波的干涉 波的干涉指的是，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，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。 波的干涉，实际上与波的叠加原理是一致的，只不过波的干涉更加特殊，必须满足相应的条件。而且我们考虑波的干涉时并不是单独一个波形的叠加，而是空间内众多波形的叠加情况。 波的干涉的前提条件 产生干涉的一个必要条件是，两列波（源）的频率以及振动方向必须相同并且有固定的相位差。如果两列波的频率不同或者两个波源没有固定的相位差（相差），相互叠加时波上各个质点
的振幅是随时间而变化的，没有振动总是加强或减弱的区域，因而不能产生稳定的干涉现象，不能形成干涉图样。 波的干涉图样 波的干涉所形成的图样叫做干涉图样，是非常好的理解波的干涉的工具。 下面我们通过波的干涉图样来进一步理解波的干涉。如下图所示，为两个完全相同的波（S1与S2）在平面内的传播。 如果用实线来描述波峰，虚线表示波谷。根据波的叠加原理，在平面内图像中的波峰与波峰（以及波谷与波谷）的交汇处，为振动加强点。 与之对应的是，波峰与波谷的交汇处，振动削弱。这样，就犹如波的干涉的定义描述的那样：波的干涉指的是，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，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。 可能上面的图像太复杂了，不好辨识出来。那么接下来我们通过一部分干涉图像来分析。如下图所示，同样为两个完全相同的波（S1与S2）在平面内的传播。实线来描述波峰的，显然波谷就是相邻的两条实线中间的位置（没有画出来）。
《波的干涉和衍射》高中物理优秀教案
《波的干涉和衍射》高中物理优秀教案 1、知识与技能 （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； （1）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； （2）知道干涉现象、波的衍射现象都是波所特有的现象。 2、过程与方法： 3、情感、态度与价值观： 大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，这是什么原因呢？通过这节课的学习，我们就会知道，原来波遇到狭缝、小孔或较小的障碍物时会产生一种特有得现象，这就是波的衍射。 波在向前传播遇到障碍物时，会发生波线弯曲，偏离原来的直线方向而绕到障碍物的背后继续转播，这种现象就叫做波的衍射。
（1）波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。 哪些现象是波的衍射现象？（在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇的细小的障碍物，会绕过它们继续传播。） 实验：下面我们用水波槽和小挡板来做，请大家认真观察。 现象：水波绕过小挡板继续传播。将小挡板换成长挡板， 重新做实验： 现象：水波不能绕到长挡板的背后传播。这个现象说明发生衍生的条件与障碍物的大小有关。 （2）衍射现象的条件 演示：在水波槽里放两快小挡板，当中留一狭缝，观察波源发出的水波通过窄缝后怎样传播。 第一、保持水波的波长不变，该变窄缝的宽度（由窄到宽），观察波的传播情况有什么变化。观察到的现象：在窄缝的宽度跟波长
相差不多的情况下，发生明显的衍射现象。水波绕到挡板后面继续传播。（参见课本图10-26甲） 在窄缝的宽度比波长大得多的情况下，波在挡板后面的传播就如同光线沿直线传播一样，在挡板后面留下了“阴影区”。（参见课本图10-26乙） 第二、保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长（由小到大），将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。可以看到：在窄缝不变的情况下，波长越长，衍射现象越明显。 将课本图10-27中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上，它们是做衍射实验时拍下的照片。甲中波长是窄缝宽度的3/10，乙中波长是窄缝宽度的5/10，丙中波长是窄缝宽度的7/10。 通过对比可以看出：窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象。 窄缝宽度比波长大得多时，衍射现象越不明显。窄缝宽度与波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象。
人教版高二物理选修3-4第十二章4波的衍射和干涉学案Word版
4波的衍射和干涉 内燃机、通风机、鼓风机、压缩机、燃气轮机在排放各种高速气流的过程中，都伴随有噪声．利用干涉原理制成的干涉型消声器可以降低这种噪声．如图所示为一台干涉型消声器的原理图．试讨论其消声原理． 提示：如果有一列波长为λ的声波，沿水平管道自左向右传播，当入射波达到a处时， 分成两束相干波，它们分别通过r1和r2再在b处相遇．若Δr＝r2－r1恰好等于声波半波长λ 2的 奇数倍，即Δr＝(2k＋1)λ 2时，声波干涉后的合振幅A＝0.这就是说该频率的声能被削弱，从而 达到控制噪声的目的． 考点一波的衍射 1．定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射． 2．两种衍射现象 (1)在水波槽中，在波源的前方放一个障碍物，使波源振动产生水波．当障碍物较大时波被阻挡，在靠近障碍物后面没有波，只是在障碍物较远处，波才稍微有些绕到“影子”区域里，如下图甲所示，虽然发生衍射现象，但不明显． 当障碍物较小时发现波能绕过障碍物继续前进，如同障碍物不存在一样，如图乙所示，衍射现象明显． (2)在水波槽中，在波源前方放一个有孔的屏，使波源振动产生水波．当孔较大时发现水波经过孔后在连接波源与孔的两边的两条直线所限制的区域里传播，如图丙所示．当孔较小时发现孔后的整个区域里传播着以孔为中心的圆形波，如图丁所示，衍射现象明显．3．发生明显衍射现象的条件 只有当缝、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．
4．正确理解衍射现象 (1)衍射是波特有的现象，一切波都会发生衍射现象，凡能发生衍射现象的一定是波． (2)衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异，没有“不发生衍射”之说． (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，仅是使衍射现象明显表现的条件． (4)一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象． (5)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． 5．衍射的成因 波传到小孔(或障碍物)时，小孔(或障碍物)仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)，在孔(或障碍物)后传播，于是就出现了偏离直线方向传播的衍射现象． 【例1】(多选)下列关于波的衍射的说法正确的是() 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，由于声波波长较长 【导思】根据波的衍射特点和发生明显衍射的条件去分析． 【解析】衍射是一切波特有的现象，所以A正确，C错误；发生明显衍射是有条件的，只有缝、孔、障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，所以B正确；声波的波长在1.7 cm～17 m之间，一般缝、孔、障碍物与之相比都较小，所以声波容易发生衍射，D正确． 【答案】ABD 将一只瓶子立于水波槽中，在槽中激发水波，若想在瓶子后面看到水波绕过的现象，激发水波的振子的振动频率大些好，还是小些好？为什么？ 答案：见解析 解析：当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，能发生明显的衍射现象，由于瓶子的直径已确定，故水波的振子的波长越长越好，所以，激发水波的振子的振动频率越小越好． 考点二波的叠加 1．波的独立性
机械波的干涉和衍射
§6.4 机械波的干涉和衍射 教学目标 1、知道波的叠加原理 2、理解波的干涉和衍射现象 一、波的干涉和衍射 1、波的叠加原理（动画演示） 两列波或几列波相遇时，在两列波或几列波相遇的区域内，任何一个质点振动的总位移 都等于两列波或几列波分别引起的位移的矢量和。这个规律叫做波的叠加原理 2、波的独立传播原理 几列波相遇之后仍然保持他们各自原有的特征（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，好像没有遇到过其它波一样。 3、波的干涉（动画演示） （1）定义：频率相同的两列波叠加时，使某些区域的 振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动 减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉。形成的 图样叫做波的干涉图样。 （2）产生稳定干涉现象的条件：频率相同； 振动方向相同；有固定的相位差。 （3）两列相干波的波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇处是振动最强的地方。 最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即δ=n λ 波峰与波谷（或波谷与波峰）相遇处是振动最弱的地方。 最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即()122+=n λ δ 说明：介质中某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动；而某点的振动减弱，是指 这个质点以较小的振幅振动，这与只有一个波源的振动在介质中传播时，各质点均按此波源 的振动方式振动是不同的。 思考：任何两列波进行叠加都可以产生干涉现象吗？ 举例说明：请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过波的干涉现象？ 干涉是一种特殊的叠加，任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同的波才能发 生干涉现象。 总结：干涉是波特有的现象。 4、波的衍射（动画演示） （1）定义：波离开直线传播的位置绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。 （2）产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。 （3）波的衍射现象是波所特有的现象（只有明显与不明显）。 思考：请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过波的衍射现象？ 举例说明：例1、俗话说："隔墙有耳"：是声波的衍射现象，既声音绕过障碍物到了耳朵。 例2、水波的衍射现象。 例3、在房间中可以接受到收音机和电视信号，是电磁波的衍射现象． 例1、如图所示，S 1、S 2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（ B C ） 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；
高中物理 第十二章 第六节 波的干涉学案 新人教版选修34
第十二章机械波 6.波的干涉 【学习目标】 （1）知道波的叠加原理． （2）知道什么是波的干涉现象和干涉图样． （3）知道干涉现象也是波所特有的现象． 【重点难点】 波的干涉图样和干涉条件 【课前预习】 1：大量的事实和实验表明：几列波相遇时均能够保持各自的运动状态继续传播，介质中的质点同时参与这几列波的振动，质点的位移等于几列波单独传播时位移的矢量和，这就是波的叠加原理。 2：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的现象称为波的干涉，形成的图样称为干涉图样；只有两个频率相同的波叠加时才会获得稳定的干涉图样。3：加强区质点的振幅等于两列波的振幅之和，减弱区质点振幅等于两列波的振幅之差，当两列波的振幅相等时，质点的合振幅为零，且加强区和减弱区是间隔稳定分布的。 4：干涉是波的特有现象，故一切波均可发生干涉现象。 【预习检测】 1．两列波相叠加产生了稳定的干涉现象，得到了干涉图样，以下关于干涉的说法中正确的是（） A．两列波的频率一定相等 B．振动加强区与振动减弱区总是相互间隔的 C．振动加强与振动减弱处交替变化 D．振动加强区始终加强，振动减弱处始终减弱2．对声波的各种现象，以下说法中正确的是（） A．在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共鸣现象 B．绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是声音的干涉现象 C．古代某和尚房里挂着的磐常自鸣自响，属于声波的共鸣现象 D．把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象 3．如图1（a）所示，两列相同的波相向传播，当它们相遇时，可能的波形是图1(b）中的（） 图1
【参考答案】 【预习检测】 1.A 、B ，D 2A 、B 3.B 、C ▲ 堂中互动▲ 【典题探究】 例1在同一介质中两列频率相同，振动步调一致的横波互相叠加，则( ) A.波峰与波谷叠加的点振动一定是减弱的 B.振动最强的点经过4 1T 后恰好回到平衡位置，因而该点的振动是先加强，后减弱 C.振动加强区和减弱区相间隔分布，且加强区和减弱区不随时间变化 D.加强区的质点某时刻位移可能是零 解析：当频率相同，步调一致的两列波叠加时，若波峰与波谷叠加必为减弱点，A 项正确；振动加强点并不是指其位移就最大，有时可能为零.所以B 项错，C 、D 两项正确. 拓展: 任何频率的两列波都可叠加，但不一定形成稳定的干涉图样. 例2关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是( ) A.两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加 B.两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点 C.两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移s 可能是零 D.两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大 解析：根据波的叠加原理，只要两列波相遇就会叠加，所以A 选项错.两列频率相同的波相遇时，振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇，所以B 选项错.振动加强的点仅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振动，也一定有位移为零的时刻，所以选项C 正确，选项D 错误. 拓展: 本题关键要弄清波的干涉“加强”“减弱”的含义，加强的含义是“峰峰相遇”或“谷谷相遇”，而减弱的含义是“峰谷相遇”，振动加强是指对某质点来说振幅变大了，但仍处于振动当中，容易产生加强点总处于波峰处，谷谷相遇振动减弱等错误的想法. 例3如图中S 1和S 2是两个相干波源，由它们发出的波相互叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷，则对a 、b 、c 三处质点的振动情况，下列判断中正确的是( ) A.b 处的振动永远互相减弱 B.a 处永远是波峰与波峰相遇 C.b 处在这时刻是波谷与波谷相遇 D.c 处的振动永远相互减弱 解析：从图中可以看出，b 处此刻是波谷和波谷相遇，位移为负的最大值，振动是加强的.故选项A 错误，选项C 正确. a 处此刻是波峰与波峰相遇，但过半个周期后会变成波谷与波谷相遇，虽然始终是振动加强的点，但并非永远是波峰与波峰相遇的点，因此选项B 是错误的. c 处此刻是波峰与波谷相遇，过半个周期后是波谷与波峰相遇，它们的振动永远互相减弱，选项D 是正确的.
2.5波的干涉、衍射-2.6多普勒效应 学案(2020年教科版高中物理选修3-4)
2.5波的干涉、衍射-2.6多普勒效应学案 （2020年教科版高中物理选修3-4） 5波的干涉波的干涉..衍射衍射6多普勒效应多普勒效应学科素养与目标要求物理观念 1.理解什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件. 2.理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果. 3.知道形成稳定干涉图样的条件. 4.了解多普勒效应.科学思维 1.掌握波的干涉图样的特点，会寻找振动加强点.振动减弱点. 2.能运用多普勒效应解释一些物理现象.科学探究 1.通过水波的衍射.干涉实验，了解衍射.干涉现象，知道其特点和发生的条件. 2.通过水波的多普勒效应实验，让学生了解多普勒效应的特点.科学态度与责任在实验过程中很好地保持交流与合作，敢于发表自己对探究过程与实验结论的理解或想法，并且能正确表达自己的观点. 一.波的叠加原理 1.波的叠加原理在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和. 2.理解1如果介质中某些质点处于两列波波峰与波峰.波谷与波谷相遇处，则振动加强填“加强”或“减弱”，合振幅将增大
填“增大”“不变”或“减小”.2如果质点处于波峰与波谷相遇处，则振动减弱填“加强”或“减弱”，合振幅减小填“增 大”“不变”或“减小”. 二.波的干涉现象 1.波的干涉频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔.位置保持不变.这种稳定的叠加现象图样叫做波的干涉. 2.产生干涉的一个必要条件是两列波的频率必须相同. 3.波的干涉现象是在特殊条件下波的叠加.一切波只要满足一定条件都能发生干涉现象. 三.波的衍射现象 1.波的衍射波能够绕到障碍物的后面传播的现象. 2.波发生明显衍射现象的条件当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小时，就能看到明显的衍射现象. 3.波的衍射的普遍性一切波都可发生衍射现象. 四.多普勒效应及其应用 1.定义当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率不同. 2.成因1波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率相同.2当观测者与
2017沪科版高中物理 《波的干涉与衍射 多普勒效应》word学案
2.4-2.5 波的干涉与衍射多普勒效应 [学习目标定位] 1.知道波的叠加原理，知道波的干涉现象实质上是波的一种特殊的叠加现象.2.知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动加强点、减弱点的振动情况.3.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.4.了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些物理现象． 1．振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离．2．波峰和波谷：在横波中，凸起部分的最高处叫做波峰，凹下部分的最低处叫做波谷． 3．波的叠加原理 在几列波传播的重叠区域里，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和． 4．波的干涉现象 (1)定义：振动频率相同、步调一致的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开，始终稳定，这种现象叫做波的干涉． (2)条件：两列波的频率相同、步调一致． 5．波的衍射现象 (1)定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象，叫做波的衍射． (2)波发生明显衍射现象的条件：当缝的宽度或障碍物的大小与波长相差不多或比波长小时，就能发生明显的衍射现象． 6．由于波源跟观察者之间有相对运动，使观察者感受到波的频率发生了变化的现象，叫做多普勒效应. 一、波的叠加 [问题设计] 你知道“风声、雨声、读书声、声声入耳”体现了波的什么性质？ 答案声波在相互交错、叠加之后互不影响，仍能保持原来的性质向前传播，这种现象体现了波的传播具有独立性． [要点提炼] 1．波的独立性：大量事实证明，几列波相遇时能保持各自的特性(频率、波长、振动方向等)继续传播，互不影响．这就是波的独立性． 2．波的叠加原理：几列波相遇时在相遇区域内，任一质点的位移是各列波单独存在时在该点引起的位移的矢量
高中物理必备知识点 波的干涉知识点
第六节 波的干涉 本节教材分析： 波的干涉是波的一种特殊的叠加现象，所以对波的叠加现象的理解是认识波的干涉现象 的基础.教材首先讲了波的叠加现象，即两列波相遇而发生叠加时，对某一质点而言，它每一时刻振动的总位移，都等于该时刻两列波在该质点引起的位移的矢量和. 在学生理解波的叠加的基础上，再进一步说明在特殊情况下，即当两列波的频率相同时， 叠加的结果就会出现稳定的特殊图样，即某些点两列波引起的振动始终加强，某些点两列波引起的振动始终减弱，并且加强点与减弱点相互间隔，这就是干涉现象. 由于对干涉现象的理解，需要一定的空间想象力图，可借助图片、计算机模拟，尽可能 使学生形象、直观地理解干涉现象. 教学目标： 1.知道波的叠加原理. 2.知道什么是波的干涉现象和干涉图样. 3.知道干涉现象也是波特有的现象. 教学重点：波的叠加原理和波的干涉现象. 教学难点：波的干涉中加强点和减弱点的位移和振幅的区别. 教学方法：实验法、电教法、训练法. 教学用具：实物投影仪、CAI 课件、波的干涉实验仪. 教学过程 一、引入 1.什么叫波的衍射？ 2.产生明显的衍射的条件是什么？ 学生答：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射. 只有缝、孔的宽度和障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能产生明显 的衍射现象. 教师：波的衍射研究的是一个波源发出波的情况，那么两列或两列以上的波在同一介质 中传播，又会发生什么情况呢？ 二、新课教学 (一)波的叠加原理 ［设问］把两块石子在不同的地方投入池塘的水中，就有两列波在水面上传播，两列波 相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，都改变原来的运动状态呢？ ［演示］取一根长绳，两位同学在这根水平长绳的两端分别向上抖动一下，学生观察现 象. ［学生叙述现象］ 现象一：抖动一下后，看到有两个凸起状态在绳上相向传播. 现象二：两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形跟相遇前一样. ［教师总结］两列波相遇后，每列波都像相遇前一样，保持各自原来的波形，继续向前 传播，这是波的独立传播特性. ［多媒体模拟绳波相遇前和相遇后的波形］ 相遇前 相遇后
高中物理选修3-4教学设计2：12.4 波的衍射和干涉教案
4 波的衍射和波的干涉 一、教学目标 1．在物理知识方面的要求： (1)知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件。 (2)知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象；知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道衍射现象的特点。 (3)知道衍射和干涉现象是波动特有的现象。 2．通过观察水波的衍射现象，认识衍射现象的特征。通过观察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，认识波的干涉条件及干涉现象的特征。 二、重点、难点分析 1．重点是波的衍射、波的叠加及发生波的干涉的条件。 2．难点是对稳定的波的干涉图样的理解。 三、教具 水槽演示仪，长条橡胶管，投影仪。 四、主要教学过程 (一)引入新课 我们向平静的湖面上投入一个小石子，可以看到石子激起的水波形成圆形的波纹，并向周围传播。当波纹遇到障碍物后会怎样？如果同时投入两个小石子，形成了两列波，当它们相遇在一起时又会怎样？本节课就要通过对现象的观察，对以上现象进行初步解释。 (二)教学过程设计 主要思想是：遵照教材的编写意图，按“观察现象，归纳特征，而后得出结论”的大顺序进行教学。观察中注意引导，分析中注意启发。 1．波的衍射 (1)波的衍射现象 首先观察水槽中水波的传播：圆形的水波向外扩散，越来越大。 然后，在水槽中放入一个不大的障碍屏，观察水波绕过障碍屏传播的情况。由此给出波的衍射定义。
波绕过障碍物的现象，叫做波的衍射。 再引导学生观察：在水槽中放入一个有孔的障碍屏，水波通过孔后也会发生衍射现象。 看教材中的插图，解释“绕过障碍物”的含义。 (2)发生明显波的衍射的条件 在前面观察的基础上，引导学生进行下面的观察：①在不改变波源的条件下，将障碍屏的孔由较大逐渐变小。可以看到波的衍射现象越来越明显。由此得出结论：障碍物越小，衍射现象越明显。②可能的话，在不改变障碍孔的条件下，使水波的波长逐渐变大或逐渐变小。可以看到，当波长越小时，波的衍射现象越明显。由此指出：当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较明显。 发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多。 最后告诉学生：波的衍射现象是波所特有的现象。 在生活中，可遇到的波的衍射现象有：声音传播中的“隔墙有耳”现象；在房间中可以接收到收音机和电视信号，是电磁波的衍射现象。 2．波的干涉 观察现象①：在水槽演示仪上有两个振源的条件下，单独使用其中的一个振源，水波按照该振源的振动方式向外传播；再单独使用另一个振源，水波按照该振源的振动方式向外传播。现象的结论：每一个波源都按其自己的方式，在介质中产生振动，并能使介质将这种振动向外传播。 观察现象②：找两个同学拉着一条长橡皮管，让他们同时分别抖动一下橡皮管的端点，则会从两端各产生一个波包向对方传播。当两个波包在中间相遇时，形状发生变化，相遇后又各自传播。现象的结论：波相遇时，发生叠加。以后仍按原来的方式传播。 (l)波的叠加 在观察前面现象的基础上，向学生说明什么是波的叠加。 两列波相遇时，在波的重叠区域，任何一个质点的总位移，都等于两列波分别引起的位移的矢量和。
第1节 机械波的衍射和干涉
第1节机械波的衍射和干涉 机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanical wave)。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生，电磁波由电磁振荡产生；机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的传播速度也不同，在真空中根本不能传播，而电磁波(例如光波)可以在真空中传播；机械波可以是横波和纵波，但电磁波只能是横波；机械波与电磁波的许多物理性质，如：折射、反射等是一致的，描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有：水波、声波、地震波。 机械波 机械振动产生机械波，机械波的传递一定要有介质，有机械振动但不一定有机械波产生。 波源也称振源，指能够维持振动的传播，不间断的输入能量，并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件，也是电磁波形成的必要条件。 波源可以认为是第一个开始振动的质点，波源开始振动后，介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率等于波的频率。 广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中，介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时，机械波不会产生，例如，真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中，波速是不同的。 下表给出了0℃时，声波在不同介质的传播速度。
机械波在传播过程中，每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动，即，质点本身并不随着机械波的传播而前进，也就是说，机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如：人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动，理想状态下可看作做能量守恒的运动，阻尼振动为能量逐渐损失的运动。 绳波是一种简单的横波，在日常生活中，我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动，就可以看见一个波形在绳子上传播，如果连续不断地进行周期性上下抖动，就形成了绳波。 把绳分成许多小部分，每一小部分都看成一个质点，相邻两个质点间，有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后，就会带动第二个质点振动，只是质点二的振动比前者落后。这样，前一个质点的振动带动后一个质点的振动，依次带动下去，振动也就发生区域向远处的传播，从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条，我们还可以发现，红布条只是在上下振动，并没有随波前进。
四川省广安市岳池县第一中学高中物理《26波的干涉衍射多普勒效应》学案教科版选修3-4.doc
波的干涉、衍射多普勒效应 ［学习目标定位］1.知道波的叠加原理，知道波的干涉现象实质上是波的一种特殊的叠加现象.2.知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动加强点、减弱点的振动情况.3.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.4.了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些物理现象. 温故追本溯源推陈方可知新知识?储备区 知识链接 1.振幅：各质点离开平衡位置的_________ 2.波峰和波谷：在横波屮，________ 叫做波峰，_________ 叫做波谷. 新知呈现 一、波的齊加原理 在儿列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由儿列波引起的_______________，质点的总位移等于各列波 _______ 吋在该处引起的振动位移的________ 二、波的干涉现象 1.定义： _______ 的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终_________ ,另一些区域的质点振动 始终 _______ ,并且这两种区域互相_________ 、位置保持________ ，这种稳定的脅加现象（图样）叫做波的干涉. 2.条件：两列波的 ________ 相同. 三、波的衍射现象 1.定义：波能够绕到________ 的后面传播的现象，叫做波的衍射. 2.波发生明显衍射现象的条件：当缝的宽度或障碍物的尺、r大小与_________相差不多或比________ 小时，就能看到明显的衍射现象. pq、多普勒效应 当观测者与波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率_____ _____ 学习 一、波的叠加原理 ［问题设计］ 你知道“风声、雨声、读书声、声声入耳”反映了波的什么性质吗? ［要点提炼］