第二章 第5、6节 波的干涉、衍射 多普勒效应
第5、6节波的干涉、衍射__多普勒效应
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。
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。
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，如图所示。
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A1和A2，则在振动加强区中质点振动的振幅为A1＋A2，在振动减弱区中质点振动的振幅为|A1－A2|。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A1＝A2，
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＋λ
2(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
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。
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
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。
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)
[多选]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。
1．[多选]如图所示，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()
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
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
4
点振动仍加强，故D错。
答案：BC
[跟踪演练]
[多选]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。
2.[多选]如图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()
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
知，波长减小，衍射现象不会变得更明显，D 挡板前后相等，C正确。若频率增大，由λ＝v
f
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]
[多选]下列说法中正确的是()
A．孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象
B．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象
C．只有孔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
D．只有波才有衍射现象
解析：选CD波绕过障碍物的现象称为波的衍射现象，发生明显衍射的条件是孔或障碍物尺寸跟波长差不多或者比波长更小。孔径大并不是不发生衍射，只是更突出原波的传播，波面只有边缘有变化。换句话说，波的衍射现象不明显，所以A、B项错，C项正确。衍射现象是波的特有的现象，所以D项正确。
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：
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]
[多选]如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上
来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是()
A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高
B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高
C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变
D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低
解析：选AD女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她就有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低。选项A、D正确，B、C错误。
[课堂双基落实]
1．[多选]“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．[多选]关于波的干涉和衍射，下列说法中正确的是()
A．只有横波才能产生干涉，纵波不能产生干涉
B．任何两列波相遇，都能产生干涉
C．不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉
D．波长很小的波可以产生衍射，不能产生干涉
解析：选BC干涉是波的特有现象，只要满足两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉，选项A、D错误，C正确；发生干涉和衍射不需要条件，所
以任何波都能发生干涉和衍射，发生明显的衍射现象要求障碍物或孔的尺寸和波长相差不大或比波长更小，所以选项B 正确。
3．医院通过彩超对人体进行体检时，彩超机向人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，然后通过反射波的频率变化就可知血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象( )
A ．共振
B ．波的衍射
C ．多普勒效应
D ．波的干涉
解析：选C 根据多普勒效应原理可知彩超机工作时主要体现了多普勒
效应。
4.[多选]如图所示，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( )
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．[多选]如图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()
A．P点为振动加强点
B．N点始终静止不动
C．经1
2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．[多选]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，某时刻的波形如图所示，其波速为5 m/s，则下列说法正确的是()
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，
此时N点正好在波峰位置，即坐标为(－5 m,20 cm)；此波的频率为f＝v
λ＝5
2Hz＝2.5 Hz，所
以能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5 Hz；波的频率等于波源的振动频率。选项为
AB。
5.如图所示，表示的是产生机械波的波源O正在做匀速直线运动的情况，
图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布，为了使静止的频率传感器能接
收到波的频率最高，则应该把传感器放在()
A．A点B．B点
C．C点D．D点
解析：选D由题图可知，波源上边的波长变大，下边的波长变小，而波速不变，说明上边接收到的频率变小，下边接收到的频率变大，所以在D点接收到的频率最高，故选D。
6.[多选]如图所示是两个完全相同的波源在介质中形成的波相叠加而
发生干涉的示意图，实线表示波峰，虚线表示波谷，则以下说法正确的是
()
A．A点为振动加强点，经过半个周期，这一点振动减弱
B．B点为振动减弱点，经过半个周期，这一点振动减弱
C．C点为振动加强点，经过半个周期，这一点振动仍加强
D．D点为振动减弱点，经过半个周期，这一点振动加强
E．若这两列波遇到尺寸为该波波长的障碍物，这两列波都能发生明显衍射现象
解析：选BCE AC连线所在区域为振动加强区域，经过任意时间，该区域振幅总是两振幅之和，总为振动加强区域，故选项A错误，C正确；BD连线所在区域为振动减弱区域，经过任意时间，该区域仍然是减弱区域，选项B正确，D错误；由于发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小或相差不多，选项E正确。
7.如图是两个波源振动频率相同、振动方向相同的两列波在空间传播的情
景，实线表示波峰，虚线表示波谷。a 为虚线交点，b 为实线交点，c 为a 与b 连线的中点。
(1)从图示时刻开始，经过12
周期，a 、b 、c 各点分别处于什么位置？ (2)从图示时刻开始，经过34
周期，a 、b 、c 各点又分别处于什么位置？ 解析：(1)由题图可知，此刻a 、b 点分别是两列波的波谷相遇点和波峰相遇点，都是振动加强点；而c 点处于加强区域，所以c 点也是加强点，a 、b 、c 三点的振幅为两列波的振
幅之和。此刻a 点在波谷，b 点在波峰，c 点在平衡位置，经12
周期后，a 点在波峰，b 点在波谷，c 点仍在平衡位置。
(2)经过34
周期，a 点在平衡位置，将向波谷振动；b 点在平衡位置，将向波峰振动；c 点为a 、b 的中点，所以此刻c 点在波峰位置。
答案：(1)a 在波峰，b 在波谷，c 在平衡位置
(2)a 在平衡位置，b 在平衡位置，c 在波峰
8．甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24 m 。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。
(1)此水波的波长为多少？波速为多少？
(2)若此波在传播过程中遇到一根竖直的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
(3)若该波经过一跨度为30 m 的桥洞，桥墩直径为3 m ，桥墩处能否看到明显衍射？
(4)若该桥为一3 m 宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？
解析：(1)由题意知：周期T ＝6020
s ＝3 s 。 设波长为λ，则5λ＋λ2＝24 m ，λ＝4811
m 。 由v ＝λT 得，v ＝4811×3
m/s ＝1611 m/s 。 (2)由于λ＝4811
m ，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象。
(3)、(4)由于λ＝4811
m>3 m ，所以此波无论是通过直径为3 m 的桥墩，还是通过宽为3 m 的涵洞，都能发生明显衍射现象。
答案：(1)4811 m 1611
m/s (2)会 (3)能 (4)能
《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。
2.4 波的衍射和干涉 习题
12.4 波的衍射和干涉习题 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。 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 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。 由此得出结论：当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较明显。 小结：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。 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；在房间中可以接受到收音机和电视信号，是电磁波的衍射现象。 教师在线 例1．一列水波穿过小孔产生衍射现象，衍射后水波的强度减弱是因为（） A、水波的波长增大 B、水波的周期增大 C、水波的频率减小 D、水波的振幅减小 例2．如图所示，S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有狭缝。 此时，测得A点没有振动，为了使A点发生振动，可采用的方法是（） A、增大波源频率 B、减小波源频率 C、将N板向上移动一些 D、将N板向下移动一些
同步训练Array 1．如图所示是观察水面波衍射的试验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O 为波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距 离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（） A．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡板前波纹间距离相等 C．如果将孔AB扩大有可能观察不到明显的衍射现象 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察衍射现象 2．如图是不同频率地水波通过相同地小孔所能到达区域地示意图，情况中水波地频率最大； 情况中水波地频率最小。 a b c 3．将一只小瓶立于水波槽中，在槽中激发水波，若想在瓶子后面看到水波绕进的现象，激发水波的振子振动频率大写 好还是小些好？为什么？ 4．下列说法中正确的是（） A．衍射是一切波特有的现象B．对同一列波，障碍物或小孔越小衍射越明显 C．听到回声是声波的衍射现象D．听到回声是共鸣现象 5．一列水波穿过小孔产生衍射现象，衍射后水波的强度减弱是因为（） A．水波的波长增大B．水波的周期增大C．水波的频率减小D．水波的振幅减小 6．在做水波通过小孔衍射的演示实验时，激发水波的振子振动频率为5Hz，水波在水槽中传播速度为0.05m/s，为使 实验效果更明显，使用小孔直径d应为m 。
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）。
人教版高中物理选修3教案 波的衍射和干涉
课时12.4波的衍射和干涉 1.通过观察水波的衍射现象,认识衍射现象的特征。知道衍射现象是波特有的现象,知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件。 2.了解波的叠加原理。通过实验认识波的干涉现象和波的干涉图样。 3.知道干涉现象是波所特有的现象。知道波发生干涉现象的必要条件。 重点难点:波的衍射的定义及发生明显衍射现象的条件;波的叠加原理、波的干涉现象、产生干涉的条件及有关计算。 教学建议:衍射和干涉是波特有的现象,也是学生后面学习光的衍射的基础。对于波的衍射,教学的关键仍在于实验的演示、观察和对实验现象的分析。为了有助于对实验现象的分析和研究,可以在观察真实现象的同时,利用课件进行模拟,以便于使学生对衍射留下更加清晰的印象。在波的干涉学习中,从波叠加的一般原理到满足相干条件下的干涉现象,学生对“波是振动形式的传播”的理解得到加深,其中波的相干条件是学习的难点。 导入新课:泰山佛光是岱顶奇观之一。每当云雾弥漫的清晨或傍晚,游人站在较高的山头上顺光而视,就可能看到缥缈的雾幕上,呈现出一个内蓝外红的彩色光环,这个光环将整个人影或头影映在里面,恰似佛像头上五彩斑斓的光环,故得名“佛光”或“宝光”。你能解释这种现象吗? 1.波的衍射 (1)定义:波可以①绕过障碍物而继续传播的现象叫作波的衍射。 (2)发生明显衍射现象的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长②相差不多,或者比波长③更小时,才能发生明显的衍射现象。
(3)衍射是波特有的现象,故一切波均可发生衍射现象。“闻其声而不见其人”是④声波的衍射。 2.波的叠加 大量的事实和实验表明,几列波相遇时能保持各自的⑤运动特征继续传播,在它们重叠的区域里,介质中的质点同时参与这几列波的振动,质点的位移等于几列波单独传播时⑥引起的位移的矢量和,这就是波的叠加原理。 3.波的干涉 (1)定义:频率相同的两列波叠加时,某些区域的⑦振幅增大,某些区域的⑧振幅减小,这种现象叫作波的干涉。 (2)产生干涉的两个必要条件:一是两列波的⑨频率必须相同;二是两个波源的⑩相位差必须保持不变。 (3)干涉图样的特点:在加强区两列波引起的振动总是相互加强的,振幅等于两列波的振幅之和;在减弱区两列波引起的振动总是相互减弱的,振幅等于两列波的振幅之差。 (4)干涉是波特有的现象,声波、电磁波等一切波都能发生干涉。 1.教材波的衍射的演示中图1 2.4-1中甲、乙哪个图象衍射现象更明显? 解答:乙图象衍射现象更明显。 2.医院中探测仪器“B超”为什么用超声波而不用普通声波? 解答:超声波的波长短,不易发生衍射,故波能反射回来并被接收。 3.波的干涉的示意图中振动加强的区域就是波峰或波谷吗? 解答:振动加强的部分有波峰、波谷、平衡位置等,只是它们的振幅最大。 主题1:波的衍射
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
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。
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。
波的衍射和干涉
第十二章机械波 选修3-4 12、４波得衍射与干涉 【自主预习】 1.波可以___＿____障碍物继续传播,这种现象叫做波得衍射.衍射就是波__＿＿_＿__得现 象._____＿___＿都能发生衍射现象,只就是有得明显,有得不明显而己.波得直线传播只 就是在衍射不明显时得近似. 2.只有当缝、孔得宽度或障碍物得尺寸跟波长_＿＿＿____＿_______，或者___＿__＿_________ 时,才能观察到明显得衍射现象. ３.几列波相遇时能够保持各自得___＿____＿_＿_____,继续传播,即各自得波长、频率等___＿_＿___＿____＿_.几列波相遇时,在它们重叠得区域里，介质得质点同时参与这几列波引起得振动，质点得位移等于几列波单独传播时引起得位移得＿_____＿___,这就就是波得叠加. 4.频率相同得两列波叠加时,某些区域得___＿＿__＿＿____＿_＿、某些区域得 __＿__＿＿＿＿＿____＿_,这种现象叫做波得干涉.产生干涉得两个必要条件:两列波得频率必须________,两个波源得相位差必须______＿__＿＿____＿．一切波都能发生干涉，干涉也就是波所_＿______得现象. 5.关于波得衍射现象，下列说法中正确得就是(） A．某些波在一定条件下才有衍射现象 Ｂ.某些波在任何情况下都有衍射现象 Ｃ.一切波在一定条件下才有衍射现象 Ｄ.一切波在任何情况下都有衍射现象 6.下列现象属于波得衍射现象得就是（） A.在空旷得山谷里喊叫,可以听到回声 Ｂ.“空山不见人,但闻人语响” C.“余音绕梁,三日而不绝” D夏日得雷声有时轰鸣不绝 ７.关于波得叠加与干涉,下列说法中正确得就是(） A．两列频率不相同得波相遇时,因为没有稳定得干涉图样,所以波没有叠加 B.两列频率相同得波相遇时，振动加强得点只就是波峰与波峰相遇得点 C.两列频率相同得波相遇时，介质中振动加强得质点在某时刻得位移可能就是零 D.两列频率相同得波相遇时，振动加强得质点得位移总就是比振动减弱得质点得位移大【自主预习】答案： 1.绕过特有一切波 ２．相差不多比波长更小 3．运动特征保持不变矢量与 4.振幅加大振幅减小相同保持不变特有 5.D[衍射现象就是波在传播过程中所特有得特征,没有条件，故一切波在任何情况下都有衍射现象,只就是有得明显,有得不明显,故Ｄ正确．] 6.B 7.C[两列波相遇时一定叠加,没有条件,A错;振动加强就是指振幅增大,而不只就是波峰与波峰相遇,B错;加强点得振幅增大,仍然在自己得平衡位置两侧振动,故某时刻位移x可以就是振幅范围内得任何值,Ｃ正确,Ｄ错误.］ 【典型例题】 知识点一对波得衍射得理解 【例1】(1)既然衍射就是波得特有现象,也就就是说一切波都会发生衍射现象,为什么一般情况下我们都观察不到衍射现象?
波的衍射和干涉
4、波的衍射和干涉 一、波的衍射 1.波的衍射：波绕过障碍物的现象。如声音传播中的“隔墙有耳”现象。 2.发生明显衍射的条件是：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或比波长 更小时，才能观察到明显的衍射现象。 3.波的衍射现象是波所特有的现象。 二、波叠加原理和独立传播原理 1.~ 2.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。 三、波的干涉 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 且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉。 注意：（1）振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱；（2）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的。 2.产生干涉的条件：两列波的频率必须相同。 3.干涉是波特殊的叠加：频率不同的两列波相遇，叠加区各点的合振动的振幅，有时是两 个振动的振幅之和，有时是两个振动的振幅之差，没有振动总是得到加强或总是减弱的区域，这样的两列波叠加，是波普通的叠加，而不是干涉。因此，干涉是波特殊的叠加。 4.干涉也是波特有的现象。由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。 { 5.当两相干波源振动步调相同时，到两波源的路程差△s是波长整数倍处是加强区；而路 程差是半波长奇数倍处是减弱区。 振动加强位置公式：d1=s1-s2 =±nλ (n=0、1、2、3……) 振动减弱位置公式：d2=s1-s2 =±（2n+1）λ/2 (n=0、1、2、3……)
【人教版】物理选修(3-4)：12-4《波的衍射和干涉》课时精练(含答案)
【金版教程】高中物理 12-4 波的衍射和干涉课时精练新人教版选 修3-4 1. 关于波的衍射和叠加，下列说法正确的是( ) A．衍射和干涉是机械波特有的现象 B．对同一列波，缝或孔、障碍物尺寸越小衍射现象越明显 C．两列波相遇时能够保持各自的状态互不干扰 D．由于这两列波相遇时叠加，当它们分开时波的频率、振幅都会发生变化 E．如果这两列波叠加以后使某些区域振动加强，某些区域振动减弱，那么这两列波发生明显干涉 F．两列波重叠的区域里，任何一点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和解析：衍射和干涉是所有波特有的现象，A错；由波的叠加的独立性可知D错；形成稳定干涉的条件是：波的频率相同，振动相位差恒定，E错。 答案：BCF 2. 在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子其振动图象如图所示，水波在水槽中的传播速度为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．7 cm C．5 cm D．小于或等于1 cm 解析：水波槽中激发的水波波长为λ＝vT＝0.05×0.2 m＝0.01 m＝1 cm。要发生明显衍射现象，应使孔的尺寸比波长短或者跟波长差不多。 答案：D 3. 如图所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处)，P是振动减弱区域中的一点，从图中可看出( )
A ．P 点到两波源的距离差等于1.5λ B ．P 点始终不振动 C ．P 点此时刻振动最弱，过半个周期后，振动变为最强 D ．当一列波的波峰传到P 点时，另一列波的波谷也一定传到P 点 解析：振动减弱点到两波源距离差等于半波长的奇数倍，根据P 点所处虚线的位置可知，P 点到S 1、S 2的距离之差为1.5λ，A 对；两波源振动情况相同，故P 点振幅为零，B 对、C 错；在P 点合位移为零，故其中一列波的波峰传播到P 点时，另一列波的波谷传播到P 点，D 对。 答案：ABD 4. 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都产生噪声，干涉型消声器可用来减弱高速气流产生的噪声。干涉型消声器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。当声波到达a 处时，分成两束波，它们分别通过r 1和r 2的路程，再在b 处相遇，即可达到减弱噪声的目的。若Δr ＝r 2－r 1，则Δr 等于( ) A ．波长λ的整数倍 B ．波长λ的奇数倍 C ．半波长λ2 的奇数倍 D ．半波长λ/2的偶数倍 解析：距波源距离差为半波长的奇数倍的地方，初始振动方向相同的波在此相互减弱。 答案：C 5. 两列沿相反方向传播的振幅和波长都相同的半波如图甲所示，在相遇的某一时刻如
第三节 波的干涉和衍射教案
第三节波的干涉和衍射教案 本资料为woRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址www.5y https://www.360docs.net/doc/cb17874847.html, 第三节 波的干涉和衍射 教案 三维教学目标 、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： 教学重点：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。 教学难点：波的干涉图样 教学方法：实验演示 教学教具：长绳、发波水槽（电动双振子）、音叉 （一）引入新课
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。 （二）进行新课 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。 . 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。 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。一切
波的干涉说课教案
波的干涉》说课稿 湖北省团风中学熊勇 我说课的内容是“人教版《全日制普通高级中学教科书（必修加 选修）?物理》”第二册第十章第5节：波的干涉。 A．教材分析 一、在教材中的地位 本节内容在《2004年高考考试大纲理科综合》中属I级要求，本 节和前一节波的衍射共同讲解波的特有现象，为后面电磁波及光波的教学打下基础。 二、教材设计流程 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能力，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。 三、教学目标 1、知识目标 （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）理解干涉现象的形成原理。 （4）知道干涉现象是波所特有的现象。 2、能力目标 （1）培养观察、分析、归纳和空间想象能力。 （2）学习将三维空间运动转化为二维平面运动进行分析的思维方法 （3）学习在动态变化中抓住瞬间状态进行分析的思维方法 3、德育目标 培养学生辩证唯物主义的思想和实事求是的精神。 四、教学重点 干涉条件和干涉图样 五、教学难点 干涉现象形成的原理 B．教法分析
一、理论依据 为充分体现学生的学习主体地位，准备采用前苏联教育家马赫穆托夫、列尔涅尔、斯卡特金等人所倡导的问题教学法。其基本程序是：提出问题——引导学生观察实验——启发学生分析和解决问题。解决问题一般要经过四个阶段：即教师提出问题T学生独立思考、观察、讨论分析T教师根据学生交流的情况进行点拨引导T总结得出结论、进行论证。 二、主要目的 充分体现学生的主体地位和作用，让学生在问题中激发兴趣，在问题的争论中辨清问题，在问题的解决中提升能力。 三、主要设想 1、为了形象直观，打算在课堂中采用播放录相、实验演示、电脑动画模拟辅助手段，帮助学生建立形象直观的认识，降低难度。 2、在引导学生分析清楚不连续的脉冲波的叠加情形之后，顺势通过提问让学生思考连续波的叠加情况。引入波的干涉现象。 3、通过对波的干涉现象的观察与分析，分析波的干涉形成的原理，得出波的干涉条件。 四、突破重难点的方法 1、为了能让学生更好的理解波的干涉形成原理，可以采取变“静” 为“动” , “动”中取“静”的分析方法。
12-4波的衍射和干涉习题课
编写时间年月日/ 执行时间年月日 / 总序第个教案 课题 第4节波的衍射和干涉 共 1 课时 课 型 新授课教 学 目 标 ①加强学生对产生明显衍射现象的理解 ②加强学生对产生干涉现象及产生条件的理解 ③加强学生对干涉图样的人世，以及对波动和振动关系的理解 重 点 波的衍射、波的叠加及发生波的干涉的条件 难 点 对产生明显衍射现象的条件的理解、对稳定的波的干涉图样的理解教 学策 略 探讨、讲授、练习 教学活动 1．下列说法中正确的是( ) A．孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象 B．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象 C．只有孔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 D．只有波才有衍射现象 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地周期性地交换位置 3、如图12－4－3所示中S为在水面上振动的波源,M、N是水面上的两块挡板，其中N 板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动,为使A处水也能发生振动,可采用的方法是( ) A．使波源的频率增大 B．使波源的频率减小 C．移动N使狭缝的间距增大 D．移动N使狭缝的间距减小 4、如图12－4－5所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是( ) A．该时刻质点O正处在平衡位置 B．P、N两点始终处于平衡位置
C．M点到两波源的距离之差一定是波长的整数倍 D．从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置 5、在水面上有S1和S2两个振幅和频率相同的波源，开始起振时两波源的振动方向相反．在两波源连线的中垂线上有a、b、c三点，经过一段时间这三点都处于两列波的叠加区域内．如图12－4－8所示，则下列说法中正确的是( ) A．a点是振动加强点，c点是振动减弱点 B．a、c点是振动加强点，b点是振动减弱点 C．a、c点此时刻振动加强，经过一段时间后变为振动减弱点，而b 点可能变为振动加强点 D．a、b、c三点都是振动减弱点 6、一个波源在绳的左端发出半个波a，频率为f1，振幅为A1，同时另 一个波源在绳的右端发出半个波b，频率为f2，振幅为A2，P为波源的中点，如图10－41所示，在下列说法中正确的是（） A.两列波同时到达两波源的中点P B.两列波相遇时，P点波峰值可达A1+A2 C.两列波相遇后，各自仍保持原来的波形传 播 D.两列波相遇时，绳子上的波峰可达A1+A2的点只有一点，此时在P点的左侧 7、如图所示是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰波面，虚线为波谷液面，已知两列波的振幅均为2cm，波速为2m/s，波长为8cm，E点是B,D和A,C连线的交点。下列说法中正确的是（） A.A,C处两质点是振动加强的质点 B.B,D处两质点在该时刻的竖直高度差是4cm C.E点处质点是振动加强的质点 D.经，B点处质点通过的路程是4cm 8、S1,S2为两频率相同的波源，如图所示，某时刻实 线表示波峰，虚线表示波谷，则P点（） A.波谷与波谷叠加所以振动减弱 B.波谷与波谷叠加所以始终处于最低位置 C.振动始终加强 D.位移始终最大 9、如图12－4－6所示，在同一均匀介质中有S1和 S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1与S2之间相距为4 m，若S1、S2振动频率均为5 Hz，两列波的波速均为10 m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以R＝BS1为半径画圆． (1)该波的波长为多少 (2)在S1、S2连线之间振动加强的点有几个 2 1 a b P A B C D E
波的干涉
波的干涉 导读：本文波的干涉，仅供参考，如果觉得很不错，欢迎点评和分享。 教学目标 1、知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的特点． 2、知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象，知道干涉现象是波特有的现象． 3、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． 教学建议 本节重点是对干涉概念的理解和产生稳定干涉条件的应用．学习中要注意两列波的波峰、波峰相遇处是振动最强的地方，波谷、波谷相遇处也是振动最强的地方；而波峰、波谷或波谷、波峰相遇处则是振动最弱的地方．干涉的图样是稳定的，振动加强的地方永远加强，振动减弱的地方永远减弱． 为什么频率不同的两列波相遇，不发生干涉现象? 因为频率不同的两列波相遇，叠加区各点的合振动的振幅，有时是两个振动的振幅之和，有时是两个振动的振幅之差，没有振动总是得到加强或总是减弱的区域，这样的两个波源不能产生稳定的干涉现象，不能形成稳定干涉图样．而波的干涉是波叠加中的一个特例，即产生稳定的干涉图样.
请教师阅读下表： 项目 波的干涉 备注 概念 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动的加强区和减弱区相互间隔的现象波的干涉是波特有的现象 产生稳定干涉条件 (1) 两列波的频率相同； (2) 振动情况相同. 产生的原因 波叠加的结果 教学设计示例教学重点：波的叠加及发生波的干涉的条件．教学难点：对稳定的波的干涉图样的理解．教学方法：实验讨论法教学仪器：水槽演示仪，长条橡胶管，计算机多媒体新课引入：问题1：上节课我们研究了波的衍射现象，什么是波的衍射现象呢？（波绕过障碍物的现象）问题2：发生明显的衍射现象的条件是什么？（障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多）这节课我们研究波的干涉现象，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?请学生注意观察演示实验．一、波的干涉观察现象：