124波的衍射和干涉
波的干涉和衍射(课堂PPT)
四、波的干涉
3．产生干涉的条件：两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干 涉图样．而要产生稳定的干涉现象形成稳定的干涉图样， 则需要满足一定的条件．
产生干涉的条件：a.频率必须相等。b.振动方向一致 （同类波）c.相差恒定
4．对振动加强区和振动减弱区的判断：
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四、波的干涉
假设在两列波的叠加区域有一个P点，它到两 列波源的距离分别为S1、S2，两列波的波长 为λ。
矢量和．
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两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区 域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现象。
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四、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．
干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样． 学科网
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四、波的干涉
2．干涉的解释：如果在某一时刻，在水面上的某一 点是两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变 成波谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇时， 质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这 一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激
烈.
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四、波的干涉
如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和 波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇， 在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的，质点振 动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅 相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静．
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
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二、波的叠加
两列波相遇后，彼此 穿过，继续传播，波 的形状和传播的情形 都跟相遇前一样，也 就是说，相遇后，它 们都保持各自的运动 状态，彼此都没有受 到影响．
波的衍射和干涉 课件
波的衍射现象
1．关于衍射的条件 应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都 可以发生衍射，衍射只有“明显”与“不明显”之分．
2．关于明显衍射的条件 衍射是否明显是由孔或障碍物的尺寸 d 与波长 λ 共同决定 的，比值d越小，衍射现象越明显．一般来说，波长越长的
λ 波越容易发生明显衍射．
3．波的衍射实质分析 波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由 它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离 了直线方向．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情 况． 特别提醒：(1)障碍物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，波长越长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．
(2)明显干涉 明显干涉图样和稳定干涉图样意义是不同的，明显干涉图样 除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大．振 幅越是接近，干涉图样越明显． 3．关于加强点(区)和减弱点(区) (1)加强点 在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈， 振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2. (2)减弱点 在某些点两列波引起的振动始终相互削弱，质点振动的振幅 等于两列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若两列波振幅相同， 质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静．
二、波的叠加 1．波的独立传播特性：两列波相遇后，每列波仍像相遇前一 样，__保__持__各2．波的叠加：在两列波重叠的区域里，任何一个质点_同__时__ 参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的 _矢__量__和__．
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．干涉图样：波的干涉中所形成的图样． 3．干涉条件：频率__相__同___、相位差_恒_定____是两列波产生 干涉的必要条件． 4．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．
49124波的衍射和干涉(人教版选修34)PPT课件
优化方案系列丛书
第12章 机械波
课 前 自 主 学 案
课前自主学案
核
心
一、波的衍射
要 点
突
1．定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象．
破
课
2．实验及现象
堂 互
动
(1)实验器材：在水槽里放两块挡板,中间留个狭缝．
讲 练
知 能 优 化 训 练
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第12章 机械波
课
•(2)现象
核 心
要
•A．孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象
点 突
破
•B．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象
课
•C．只有孔的尺寸跟波长相差不多或者比波长更
堂 互
动
小时，才能观察到明显的衍射现象
讲 练
•D．只有波才有衍射现象
知
能
优
化
训
练
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第12章 机械波
课 前 自 主 学
•解析：选CD.波绕过障碍物的现象称为波的衍射 案
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第12章 机械波
课
• 二、对波的干涉现象的理解
前 自
• 1．波的叠加
主 学 案
• 叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇
都会叠加．
核 心
要
• 2．波的干涉
点 突
• (1)稳定干涉
课 堂 互
动
乙．
讲 练
•3．发生明显衍射的条件
相差不多
知
能
•缝 、比孔波长的更宽小度 或 障 碍 物 的 尺 寸 跟 波 长
优 化
训
___________或者____________．
波的衍射和干涉
5．干涉图样及其特征 (1)干涉图样：如图所示
(2)特征：①加强区和减弱区的位置固定不变． ②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随 时间变化)． ③加强区与减弱区互相间隔．
例2 波源S1和S2的振动方向相同，频率均为4 Hz，分别置 于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2 m，如图所示．两 波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4 m/s.已知两波源 振动的初始相位相同．求： (1)简谐横波的波长． (2)OA间合振动振幅最小的点的位置．
注意：波的干涉是波的叠加的特殊情 形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射 都是波的特有现象。
思考与讨论
振动加强的区域始终加强是不是指 该处的质点的振动位移总是为最大值？ 振动减弱的区域始终减弱是不是指该处 的质点的振动位移总是为最小值？
结论：振动加强（或减弱）的区域是 指质点的振幅达最大值（或最小值）， 而不是指振动的位移，因为不管是加 强区还是减弱区，质点都在作振动， 它们的位移是时刻在变化的。
4．加强点和减弱点的判定方法 (1)条件判断法 振动情况完全相同的两波源的波叠加时，加强、减弱条件 如下：设点到两波源的距离差为 Δx.若两波源振动步调相 同，即相位差为零， 当 Δx＝2k2λ(k＝0,1,2，…)时为加强点； 当 Δx＝(2k＋1)2λ(k＝0,1,2，…)时为减弱点． 若两波源振动步调相反，即相位差为 π，则上述结论相反． (2)现象判断法 若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强 点．若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．
思考与讨论
试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一 质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？
波的干涉
假设两列波振动步调一致时，即同相时，在叠 加区域有一个P点，它到两列波源的距离分别为S1、 S2，两列波的波长为λ，则有 1、若P点为振动加强点：
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）。
比较容易看出来，a点是振动削弱的（波峰与波谷交汇处），b点是振动加强的（波谷与波谷交汇处）。
波的衍射与波的干涉区别从定义上来找两者的区别：波的衍射定义：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。
波的干涉和衍射多普勒效应
波的干涉是指两个或多个波在空间相 遇时，它们相互叠加产生振幅变化的 现象。
多普勒效应则是指波源和观察者相对 运动时，观察者接收到的波频率与波 源发出的波频率不同的现象。
重要性及应用
波的干涉和衍射多普勒效应在物理学、工程学、生物学 等领域有着广泛的应用。
在医学领域，超声成像和核磁共振等技术利用波动原理 进行人体内部结构的无损检测。
非相干干涉
两个或多个不同频率的波 源产生的波在空间相遇时， 由于频率不同而产生的干 涉现象。
多波源干涉
多个波源产生的波在空间 相遇时，由于各波源产生 的波具有不同的相位差而 产生的干涉现象。
03
波的衍射
衍射现象
衍射是波在遇到障碍物或孔洞时，绕过障碍物继 续传播的现象。
当波遇到障碍物时，会按照一定的规律分布到各 个方向上，形成衍射现象。
干涉现象不仅存在于机械波，如声波、水波等，也存在于电磁波，如光波等。
干涉条件
频率相同
只有频率相同的波才能产生干涉现象。
振动方向相同
只有振动方向相同的波才能产生干涉现象。
具有稳定的相位差
只有具有稳定的相位差的波才能产生干涉现 象。
干涉的分类
01
02
03
相干干涉
两个或多个同频率的波源 产生的波在空间相遇时， 由于具有稳定的相位差而 产生的干涉现象。Fra bibliotek6结论
本章内容的总结
波的干涉和衍射是多普勒效应 的重要表现，它们在物理学、 工程学和生物学等领域有着广
泛的应用。
干涉和衍射的产生与波的相干 性和波动性密切相关，通过理 解干涉和衍射的原理，我们可 以更好地解释多普勒效应的现
象和规律。
本章介绍了干涉和衍射的基本 原理，以及多普勒效应的概念 和产生机制，并通过实验和计 算分析了多普勒效应的应用实 例。
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……):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。
2024高考物理一轮复习--机械波专题(三)-- 波的干涉、衍射、多普勒效应
波的干涉、衍射、多普勒效应一、波的干涉和衍射现象多普勒效应1、波的干涉和衍射2、多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有相对运动(距离发生变化)。
(2)现象：观察者感到频率发生变化。
(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。
3、多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．(2)波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大．(3)波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率减小．(4)波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率．二、波的干涉现象中振动加强点、减弱点的两种判断方法1.公式法某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr。
①当两波源振动步调一致时若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，…)，则振动减弱。
①当两波源振动步调相反时若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动减弱。
2.波形图法在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。
三、针对练习1、（多选）在坐标原点的波源产生一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速v ＝200 m/s.已 知t ＝0时，波刚好传播到x ＝40 m 处，如图所示，在x ＝400 m 处有一接收器(图中未画出)， 则下列说法正确的是( )A ．波源开始振动时方向沿y 轴正方向B ．从t ＝0开始经过0.15 s ，x ＝40 m 处的质点运动路程为0.6 mC ．接收器在t ＝1.8 s 时才能接收到此波D ．若波源向x 轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为11 Hz 2、（多选）如图所示，两列简谐横波分别沿x 轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x ＝－0.2 m 和x ＝1.2 m 处，两列波的速度均为v ＝0.4 m/s ，两列波的振幅均为A ＝2 cm.图示为t ＝0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此时刻平衡位置处于x ＝0.2 m 和x ＝0.8 m 的P 、Q 两质点刚开始振动，质点M 的平衡位置处于x ＝0.5 m 处，关于各质点运动情况判断正确的是( )A ．t ＝0.75 s 时刻，质点P 、Q 都运动到M 点B ．x ＝0.4 m 处，质点的起振方向沿y 轴负方向C ．t ＝2 s 时，质点M 的纵坐标为4 cmD ．0到2 s 这段时间内，质点M 通过的路程为20 cm3、在匀质轻绳上有两个相距10m 的波源S 1、S 2，两波源上下振动产生两列绳波，可将其看作简谐波。