高中物理-波的衍射与波的干涉
波的衍射和干涉
课堂练习
2、如图所示，A、B为两个完全相同的相干 如图所示， 波源，它们产生的两列波在AB AB连线的中垂 波源，它们产生的两列波在AB连线的中垂 线上的P点相遇时， 线上的P点相遇时，则（ AD ） A、P点振动始终加强 点振动有时加强， B、P点振动有时加强，有时减弱 C、P点位移始终等于振幅 D、P点位移有时为零
思考与讨论 为什么频率和振动情况相同的两列波相遇时能出 现振动始终加强的区域？ 现振动始终加强的区域？
如果在某一时刻， 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， 相遇，经过半个周期， 就变成波谷和波谷相 波峰和波峰、 遇。波峰和波峰、波 谷和波谷相遇 质点的位移都是最大， 时，质点的位移都是最大，等于这两列波的 振幅之和，因此在这一点， 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。 涉的加强点，质点的振动最激烈。
思考与讨论 为什么两列波相遇时能出现振动始终减弱的区域？ 为什么两列波相遇时能出现振动始终减弱的区域？
如果在某一时刻， 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， 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， 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， 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， 幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持 平静。 平静。
拓展练习
3、在同一均匀介质中有S1、S2两个波源， 在同一均匀介质中有S 两个波源， 这两个波源的频率相同。 这两个波源的频率相同。S1、S2相距两个波 点为S 直线的中点，今以B 长，B点为S1S2直线的中点，今以B为圆心以 为半径画圆，问在该圆周上（ R＝λ为半径画圆，问在该圆周上（S1、S2 两点除外）共有几个振动加强点？ 两点除外）共有几个振动加强点？
高中物理实验波的干涉与波的衍射的实验方法
高中物理实验波的干涉与波的衍射的实验方法高中物理实验波的干涉与波的衍射的实验方法波的干涉与波的衍射是高中物理学习中重要的实验内容之一，通过实验可以观察到波动现象并深入理解波的性质。
本文将介绍一种实验方法，用以观察和研究波的干涉与波的衍射现象。
实验器材准备：1. 光源：可以使用激光光源或者白炽灯作为实验光源。
2. 狭缝：利用精密的光学狭缝，以产生窄缝状光源。
3. 物屏：使用透明的玻璃或者塑料制作，以产生参考波或者参考点光源。
4. 平行光镜：用于调整光线的进射方向和角度。
5. 凸透镜：可通过调整其位置和焦距改变光线的收敛程度。
实验步骤：1. 将实验室调暗，保证光线的稳定性和实验的准确性。
2. 首先，将光源置于一定的距离后，使其对准平行光镜。
3. 利用平行光镜调整光源的角度，使光线垂直且尽可能平行。
4. 将狭缝放置在光路中，调整位置和宽度，使光线通过缝隙后成为窄缝状。
5. 将一块透明的玻璃或塑料制作的物屏放置在光路中，作为参考波或参考点光源。
6. 调整狭缝和物屏的位置，使二者的光线方向相遇并重叠。
7. 在较远处放置一块观察屏幕，观察到的是干涉条纹或衍射图样。
8. 将凸透镜放置在光路中，可以改变光线的焦距和收敛程度。
9. 观察到干涉条纹后，可以通过调整凸透镜的位置和焦距来改变干涉条纹的形状和间距。
10. 根据实验结果，可以进一步研究波的干涉与波的衍射的原理和性质。
注意事项：1. 在实验过程中，要保证光源的稳定性和光线的准直性，避免外界光线的干扰。
2. 由于实验可能会产生较弱的光线，为了更好地观察，可以将实验室调暗。
3. 实验者要仔细观察干涉条纹或衍射图样的变化，并记录相关数据和现象。
4. 在进行实验时，要注意安全事项，避免受伤和光源损坏。
通过以上实验方法，可以观察到并研究波的干涉与波的衍射现象，深化对波动性质的理解。
希望本实验方法能对高中物理学习者有所帮助，并能进一步激发对物理学的兴趣和热爱。
高中物理波的干涉与衍射现象
高中物理波的干涉与衍射现象波的干涉与衍射现象是高中物理学习中的重要内容，它们揭示了波动性的基本特征和波动理论的重要应用。
本文将深入探讨波的干涉与衍射现象的原理、特点和实际应用。
一、波的干涉现象1. 干涉现象的概念波的干涉是指两个或多个波源发出的波，在某一空间范围内相遇，产生新的波动现象。
当波源的频率相同或相近，并且它们之间的相位关系固定时，就会发生明显的干涉现象。
2. 干涉现象的分类根据波的性质和干涉的方式，干涉现象可以分为两类：光的干涉和声波的干涉。
其中，光的干涉是指由于光的波长较短，使得干涉效应更加明显；声波的干涉则是指由于声波的波长相对较长，所以干涉现象一般较为微弱。
3. 干涉现象的特点干涉现象具有以下几个特点：（1）干涉现象是波动现象的重要表现形式之一，它反映了波的相长和相消的规律；（2）干涉现象中产生的新的波动形态具有高低起伏和明暗交替的特点，这是干涉现象的显著特征；（3）干涉现象的效应通常需要在光学实验室或者在特定的条件下观察，因为干涉波的幅度相对较小。
二、波的衍射现象1. 衍射现象的概念波的衍射是指波通过一个障碍物的缝隙或者绕过障碍物的边缘，扩展到原本不可到达的区域，产生新的波动形态的现象。
衍射现象的产生是由于波的传播受到了障碍物的限制而发生的。
2. 衍射现象的规律波的衍射现象遵循一系列规律，包括：（1）衍射现象的程度与波的波长和障碍物的尺寸有关。
波长越长、障碍物尺寸越大，衍射现象越显著；（2）衍射现象通常表现为波的弯曲、波的辐射和波的幅度的变化等，形成了一些特殊的衍射图案；（3）衍射现象的实际应用非常广泛，如在衍射望远镜中利用衍射原理聚焦；在日常生活中利用衍射现象产生彩虹等等。
三、波的干涉与衍射的实际应用1. 干涉与衍射在光学中的应用干涉与衍射在光学中有着广泛的应用，如：（1）光的干涉在干涉仪中用于测量光的波长、薄膜的厚度等物理量；（2）干涉现象也应用于激光干涉仪、干涉滤光片等光学设备中；（3）光的衍射在显微镜和望远镜中用于提高分辨率和聚焦效果。
波的衍射和干涉
400nm-声音信号，而电视机 信号却不清晰，你能根据所学的物理知识给出一个合理的解释吗？
思考与讨论 3、医院中有一种“B超”仪器，常用来探测人体内脏的位置及发现可能的病变，这种仪器为什么 要使用超声波而不用普通的声波？
课堂练习
1、下列关于波的衍射说法正确的是（ ） 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
长较大
ABD
课堂练习
2、水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更不明显，可以（ ）
的振幅均为5cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m，C点是BE连线的中
点，下列说法中正确的是 （ ）
A．C、E两点都保持静止不动
B．图示时刻A、B两点的竖
直高度差为20cm
C．图示时刻C点正处于平衡
位置且向水面上运动 D．从图示的时刻起经0.25s，
BCD
B点通过的路程为20cm
1）超声波的频率范围为大于20000Hz，其相应波长小于17mm；
2）超声波频率高，故超声波能量大，才容易穿透 皮肤和组织；
3）超声波波长短，不易衍射，在一定距离内沿直 线传播，方向性好，故所拍图像清晰。
生活现象 池塘中两水波相遇时，会发生什么现象呢？
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实验研究 结论：两列波相遇时，位移发生合成变化；相遇后，波的形状和传播的情形都跟相遇前一
（n = 0,1,2,……）
2
2、若P点为振动减弱点：
高中物理课件：波的衍射
光也是一种波，也可以发生衍射，但是光波很短， 远小于日常的障碍物，不容易发生明显衍射，因 此平常情况下认为光是直线传播的。
一、波的衍射
一切波都能发生衍射，而要发生明显 的衍射现象须满足一定条件，当不满足条 件时，衍射现象仍存在，只不过是衍射现 象不明显，不易被观察到。
二、波的叠加
1.波的独立传播原理
三、波的干涉
产生干涉的条件：两列波的频率相同.
小结
一、波的衍射
1.波可以绕过障碍继续传播，这种现象叫做波的衍射。
2.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。
二、波的叠加
1.波的独立传播原理 2.波的矢量和原理
三、波的干涉
1.定义：频率相同的两列波叠加，使某些区域内的振动加强，某 些区域内的振动减弱，这种现象叫做波的干涉
大象的鼻腔很大可以发出频率很低的声波(次声 波)，传，为什么要用超声 波不是次声波，如果是次声波会发生什么情况？
B超检查 超声波测速
超声波探伤仪
从这些案例中可以发现，声波要 发生明显衍射也需要满足条件： 障碍物的尺寸与波长相差不多， 或者比波长更小
2.波的矢量和原理
三、波的干涉
1.把振动最激烈的质点 连起来，为振动加强区
2.振动最不激烈或静止 的质点连起来，为振动 减弱区
大显身手
如图所示，实线和虚线分别表示振幅A、频率f 均相同的两列水波的波峰和波谷．此刻，M是波 峰与波峰相遇点．下列说法中正确的是（ ） A．M质点的位移总大于P质点的位移 B．M质点为振动加强点，O质点为振动减弱点 C．随着时间的推移，M质点将向O点处移动 D．该时刻O、M两质点间的高度差为4A
高中物理复习之知识讲解 波的干涉和衍射(基础)
物理总复习：波的干涉和衍射【考纲要求】1、知道波的叠加原理；2、知道波的干涉和衍射现象；3、了解多普勒现象。
【考点梳理】考点一、波的衍射要点诠释：1、衍射现象波绕过障碍物到障碍物后面继续传播的现象，叫做波的衍射。
2、发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、衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射只不过有些现象不明显，我们不容易观察到。
当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射现象十分明显，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。
考点二、波的干涉要点诠释：1、波的独立传播原理和叠加原理（1）波的独立传播原理：几列波相遇时，能够保持各自的运动状态继续传播而并不相互干扰，这是波的一个基本性质。
（2）波的叠加原理：两列波相遇时，该处介质的质点将同时参与两列波引起的振动，此时质点的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和，这就是波的叠加原理。
2、波的干涉（1）波的干涉现象频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉。
（2）产生稳定的干涉现象的条件：两列波的频率相等。
干涉条件的严格说法是：同一种类的两列波，频率(或波长)相同、相位差恒定，在同一平面内振动。
高中阶段我们不讨论相和相位差，且限于讨论一维振动的情况，所以只强调“频率相同”这一条件。
（3）一切波都能发生干涉，干涉是波的特有现象之一。
3、对振动加强点和减弱点的理解波的干涉是频率相同的两列波叠加，是波特有的现象，波的干涉中，应注重理解加强和减弱的条件。
其判断方法有两种：一是根据两列波的波峰与波峰相遇（或波谷与波谷相遇）点为加强的点，波峰和波谷的相遇点是减弱的点。
二是根据某点到两波源的距离之差为波长的整数倍，则该点为加强点；某点到两波源的距离为半波长的奇数倍，则该点为减弱点。
同时注意加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大；减弱的点只是振幅小了，也并非任一时刻的位移都最小。
高中物理 第十二章 机械波 第4节 波的衍射和干涉课件
读一读
辨一辨
(3)两列波叠加时,质点的总位移一定变大。 ( ) 解析：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。 答案：× 2.探究讨论。 (1)教材波的衍射的演示中图12.4-1中甲、乙哪个图象衍射现象 更明显? 答案：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? 答案：超声波的波长短,不易发生衍射,故波能反射回来并被接 收。
1.衍射是波特有的现象 (1)一切波都能发生衍射现象,只是有的明显,有的不明显。 (2)波的直线传播只是在衍射不明显时的近似。 (3)波长较长的波容易产生明显的衍射现象。 2.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,障碍物或小孔的尺寸 跟波长差不多,或比波长小是产生明显衍射的条件。 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。
辨一辨
二、波的叠加与波的干涉
阅读教材第33~35页,了解波的叠加原理、波的干涉现象、产生
干涉的条件。
1.什么是波的叠加原理?
答案：几列波相遇时能够保持各自的运动特征,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。
2.什么是波的干涉?
答案：B
探究一
探究二
问题导引 名师精讲 典例剖析
对波的叠加、波的干涉现象的理解 如图所示,操场中两根竖直杆上各有一个扬声器,接在同一扩音 机上,一位同学沿着AB方向走来,他听到的声音会有什么变化?为什 么?
波的干涉与衍射
波的干涉与衍射波的干涉与衍射是波动现象中的两个重要部分，它们在各个领域都有广泛的应用，包括物理学、光学和声学等。
本文将详细探讨波的干涉与衍射的原理、特点以及实际应用。
一、波的干涉波的干涉是指两个或多个波相遇时产生的干涉现象。
当两个波的幅度和相位条件满足一定条件时，波的干涉可表现为增强或减弱的现象。
波的干涉分为构造性干涉和破坏性干涉。
1. 构造性干涉构造性干涉是指两个波相位相差恰好为整数倍波长时，波峰与波峰相遇，波峰与波谷相遇，或者是两个波的波节部分重合。
在这种情况下，波的干涉会使波的振幅增大，达到最大值。
构造性干涉是波的增强效应。
2. 破坏性干涉破坏性干涉是指两个波相位相差恰好为半个波长时，波峰与波谷相遇，或者是两个波的波峰和波节部分重合。
在这种情况下，波的干涉会使波的振幅减小，达到最小值甚至完全破坏。
破坏性干涉是波的减弱效应。
二、波的衍射波的衍射是指波通过障碍物或孔隙时出现的一种现象，波会沿着障碍物或孔隙的边缘产生弯曲扩散。
波的衍射可以用赫斯特尔原理来解释，该原理表明波的每一点都可以看作是次级波源，次级波源发出的波与主波相互作用，产生衍射效应。
波的衍射具有以下特点：1. 衍射现象与波的波长有关，波长越大，衍射效应越明显。
2. 衍射现象与障碍物或孔隙的尺寸有关，与障碍物或孔隙的波长比值越大，衍射效应越明显。
3. 衍射效应与观察点到障碍物或孔隙的距离有关，距离越远，衍射效应越弱。
三、波的干涉与衍射的应用波的干涉与衍射在实际应用中具有广泛的应用价值，下面列举几个典型的案例：1. 光学干涉仪光学干涉仪是利用波的干涉原理来测量长度、波长等物理量的仪器。
其中最常见的就是迈克尔逊干涉仪和弗雷涅尔双缝干涉仪。
这些干涉仪可以广泛应用于精密测量、光学成像、干涉光谱等领域。
2. 衍射光栅衍射光栅是一种具有规则孔隙排列的光学元件，它可以通过衍射原理将入射光分散成不同波长的光束。
衍射光栅在光谱仪、激光器和显微镜等领域有着广泛的应用。
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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。
波的干涉定义：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。
从解题角度看，波的衍射一般有一个空（或缝），干涉必须出现两列相干波。
波的特性
虽然这一章节讲述的是《机械振动机械波》，不过里面提到的波的干涉与衍射，是所有波的特性，不仅机械波拥有这样的特性，电磁波也是如此。
高中物理选修3-4中章节《光的本性》提到，光也是一种波，那么广同样也满足波的特征：
具有衍射性和干涉性。
光的干涉与衍射本质上与波的干涉与衍射是相同的。
只不过可见光的波长非常短，其干涉性和衍射性不容易观测出来。