第8章-2-波的衍射和干涉讲解
初中物理波的干涉与衍射知识点详解
初中物理波的干涉与衍射知识点详解波是自然界中常见的一种现象，也是物理学中的重要研究对象。
在初中物理课程中，波的干涉与衍射是一个重要的知识点。
本文将详细讲解初中物理中有关波的干涉与衍射的知识点。
一、波的干涉概念与原理波的干涉是指两个或多个波在空间中相遇、叠加产生干涉现象的过程。
干涉现象的产生是由于波的叠加原理。
波的叠加原理可以简单概括为：两个波在空间中相遇时，按照各自的振动状况叠加，形成新的波。
这个过程中，如果两个波的振动方向、频率、振幅等参数相同，就会出现干涉现象；如果这些参数有所不同，就不会产生明显的干涉现象。
二、波的干涉分类波的干涉分为两种类型：构造干涉和破坏干涉。
1. 构造干涉：构造干涉是指两个波的振幅相加，使得干涉前的弱波增强，干涉前的强波变得更强的现象。
构造干涉是由于两个波的位相差为0或波长的整数倍而产生的。
2. 破坏干涉：破坏干涉是指两个波的振幅相减，使得干涉前的强波减弱，干涉前的弱波变得更弱的现象。
破坏干涉是由于两个波的位相差为波长的奇数倍而产生的。
三、波的衍射概念与原理波的衍射是指波传播时遇到障碍物或通过狭缝时，波的传播方向发生偏折和扩散的现象。
波的衍射现象是由波的波长和衍射物体的尺寸决定的。
波的衍射原理可以简单概括为：当波传播到物体边缘时，波的一部分受到遮挡而停止传播，另一部分则继续传播。
这种不同部分的波重新相遇，产生衍射现象。
衍射现象的强弱与波长和障碍物大小相关。
四、波的衍射分类波的衍射分为两种类型：单缝衍射和双缝衍射。
1. 单缝衍射：当波通过一个狭缝时，波的传播方向会发生弯曲和扩散，形成中央亮度较高，两侧亮度逐渐减弱的衍射图案。
2. 双缝衍射：当波通过两个相邻的狭缝时，波的传播方向会发生干涉现象，形成中央亮度较高，两侧出现明暗相间的衍射图案。
双缝衍射是一种常见的波的衍射现象。
五、波的干涉与衍射应用波的干涉与衍射在实际中有广泛应用。
例如：1. 显微镜、望远镜等光学仪器利用波的干涉现象可以放大图像，提高观察分辨率。
《波的干涉与衍射》 讲义
《波的干涉与衍射》讲义一、波的基本概念在我们探讨波的干涉与衍射现象之前，先来了解一下波的一些基本概念。
波是一种能量传递的方式，它可以在介质中传播。
常见的波有机械波和电磁波。
机械波需要介质来传播，比如水波、声波；电磁波则不需要介质，比如光波、无线电波。
波具有一些重要的特性，如波长、频率、波速等。
波长是指相邻两个波峰或波谷之间的距离；频率是指单位时间内波振动的次数；波速则是波在介质中传播的速度，它等于波长与频率的乘积。
二、波的干涉当两列或两列以上的波在空间相遇时，就会发生波的干涉现象。
波的干涉条件有两个：一是两列波的频率必须相同；二是两列波的振动方向必须相同，并且具有固定的相位差。
我们来想象一下这样的场景：有两个相同的波源，它们同时向外发出频率相同的波。
当这些波在空间中传播并相遇时，在某些区域，两列波的振动总是相互加强，形成振动加强区；而在另一些区域，两列波的振动总是相互削弱，形成振动减弱区。
振动加强区的特点是振幅增大，能量增强；振动减弱区的特点则是振幅减小，能量减弱。
那么，如何确定哪些地方是振动加强区，哪些地方是振动减弱区呢？这就要用到干涉的条件和波的叠加原理。
假设两列波的波程差为Δr，波长为λ，当Δr 等于波长的整数倍时，两列波在该点振动加强；当Δr 等于半波长的奇数倍时，两列波在该点振动减弱。
波的干涉在生活中有很多实际应用。
比如，在光学中，利用干涉可以制作出高精度的测量仪器，如迈克尔逊干涉仪；在无线电技术中，干涉可以用于提高信号的接收质量。
三、波的衍射接下来，我们再来看波的衍射现象。
波在传播过程中遇到障碍物或小孔时，会偏离原来的直线传播路径，绕过障碍物或从小孔中“钻”过去，这种现象就是波的衍射。
衍射现象是否明显，与障碍物或小孔的尺寸以及波长有关。
当障碍物或小孔的尺寸比波长小得多时，衍射现象非常明显；当障碍物或小孔的尺寸与波长相差不多时，衍射现象也比较明显；当障碍物或小孔的尺寸比波长大得多时，衍射现象就不太明显了。
波的衍射和干涉PPT课件
s1 - s2
2n
•
2
（n
=
0,1,2,……）
2、若P点为振动减弱点：
则有P点到两列波的波源的距离差等于半个 波长的奇数倍。
s1 - s2 2n 1• 2（n = 0,1,2,……）
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【生活中波的干涉实例】
生活实例：声波的干涉——操场上装有很 多个相同的扬声器，当它们同时发声时，若绕 操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些 地方声音减弱。
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[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？
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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， 则有
1、若P点为振动加强点： 则有P点到两列波的波源的距离差等于波长
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2、形成稳定干涉图样的条件
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，产生稳定明显的干涉图样的条 件是两列波的频率相同，相位差恒定， 且振幅相差不多。
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。
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【课堂练习】
5、下列关于两列波相遇时叠加的说法中正 确的是（ BCD ） A、相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅 大的一列波将加强 B、相遇后，两列波的振动情况与相遇前完 全相同 C、在相遇区域，任一点的总位移等于两列 波分别引起的位移的矢量和 D、几个人在同一房间说话，相互听得清楚， 这说明声波在相遇时互不干扰
波的干涉和衍射现象
波的干涉和衍射现象波的干涉和衍射是波动现象中非常重要且有趣的现象。
它们具有深刻的物理意义，不仅可以解释光的行为，还可以应用于各个领域。
本文将介绍波的干涉和衍射现象，并探讨它们在光学和其他领域中的应用。
波的干涉是指两个或多个波相互叠加时产生的干涉现象。
当两个波波峰或波谷相遇时，它们会相互增强，形成明亮的干涉条纹；而当波峰与波谷相遇时，则会相互抵消，形成暗条纹。
这种干涉现象可以用叠加原理解释。
波动理论认为，波既具有粒子特性，也具有波动特性，而干涉现象正是波动特性的体现。
波的干涉现象最早被英国物理学家托马斯·杨发现并解释为光的干涉。
杨实验通过将光线分成两道光，然后让它们通过两个微细的狭缝，之后让它们重新重合。
当光线重合时，就会观察到明暗相间的干涉条纹。
这一实验验证了光是一种波动现象，并奠定了光的波动理论的基础。
波的干涉除了可以发生在光波上，还可以发生在其他类型的波上，比如水波、声波等。
比如，当水波通过两个狭缝时，也会出现干涉现象，形成明暗相间的水波纹。
这种水波干涉现象在海洋学研究中被广泛应用，可以用来研究海浪的传播和波动特性。
波的衍射是指波通过障碍物或孔径时发生的偏斜现象。
当波通过一个小孔时，会呈现出一种扩散的现象，形成从中心向外辐射的光圈。
波的衍射现象可以解释为波通过障碍物或孔径时，波的传播方向发生了改变。
波的衍射现象对于光学的发展起到了重要作用。
它帮助人们理解了光是如何传播的，并为光的波动理论提供了重要的支持。
在现代光学中，衍射也被广泛应用于衍射光栅、衍射仪器等方面。
光栅是光的波长级衍射光栅，它可以分解复杂的光谱，对于光谱分析具有重要意义。
许多重要的科学实验，如迈克尔逊干涉仪的工作原理也依赖于衍射现象。
除了光学，波的干涉和衍射现象在其他学科中也有着广泛的应用。
比如，在声学中，波的干涉和衍射现象可以用来制作音乐乐器或调音。
在地质学中，地震波的干涉和衍射现象可以用来研究地壳的结构和地震活动。
物理学中的波的干涉与衍射现象解析
物理学中的波的干涉与衍射现象解析波的干涉与衍射是物理学中重要的现象，广泛应用于各个领域，包括光学、声学、电磁学等。
本文将对波的干涉与衍射现象进行解析，探讨其原理、应用以及相关实验。
一、波的干涉现象1. 干涉现象的原理干涉是指两个或两个以上波相遇时产生的加强或减弱的现象。
它基于波的性质，当波通过不同路径传播后再相遇时，会发生干涉。
干涉可以分为构成干涉的两个波相位相同或相差为整数倍的相干干涉，以及相位相差为非整数倍的非相干干涉。
2. 干涉的类型与应用干涉现象常见的类型有光的干涉、声的干涉等。
光的干涉应用广泛，例如干涉仪、干涉滤光镜等。
干涉还被应用于测量长度、测量厚度、验证波动理论等方面，具有重要的实际意义。
二、波的衍射现象1. 衍射现象的原理衍射是波通过一个障碍物或通过一个开口时出现偏离直线传播的现象。
当波传播到障碍物或开口时，波的传播方向发生改变，从而形成衍射。
衍射的程度与波的波长、障碍物或开口的大小有关。
2. 衍射的类型与应用衍射现象广泛存在于光学、声学以及电磁学中。
例如，光的衍射可以解释物体的阴影、光的散射等现象。
衍射还被用于干涉仪、衍射光栅等仪器的设计与制造中，对于精密测量、成像等方面有着重要作用。
三、干涉与衍射的实验1. 光的干涉实验干涉实验中常用的装置有双缝干涉装置、等厚干涉装置等。
通过控制干涉光的光路差，即两光束之间的光程差，可以观察到干涉条纹的变化。
例如，双缝干涉装置中，当光程差为波长的整数倍时，会形成明纹，而相位差为半波长的奇数倍时，会形成暗纹。
2. 波的衍射实验衍射实验常用的装置有单缝衍射装置、衍射光栅等。
通过观察衍射光的光斑形状和衍射角度，可以推断出波的幅度与波长的关系。
例如，单缝衍射实验中，衍射角与波长成反比关系。
四、干涉与衍射的应用1. 光学中的应用光的干涉与衍射广泛应用于光学领域。
例如，干涉技术被用于制作干涉滤光镜、干涉仪等光学仪器。
衍射技术可以解释光的散射现象，也被应用于衍射光栅、衍射光学元件的制造与应用。
知识讲解 波的衍射、干涉 基础 - 副本
波的衍射、干涉编稿：小志【学习目标】1．知识什么是波的衍射现象和衍射的定义。
2．理解发生明显衍射现象的条件。
3．明确衍射是波特有的现象。
4．知道波具有独立传播的特性和两波叠加的位移规律。
5．知道波的干涉现象，知道干涉是波的特性之一。
6．理解波的干涉原理。
7．知道产生稳定的干涉现象时波具有的条件。
【要点梳理】要点一、波的衍射1．波的衍射波绕过障碍物继续传播的现象．如图所示．2．产生明显衍射现象的条件缝、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．要点诠释：（1）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件．一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象．（2）波传到孔或障碍物时，孔或障碍物仿佛一个新的波源，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，就出现了偏离直线传播的衍射现象．（3）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．3．衍射的成因振源在介质中振动，由于介质中各质点间弹性的作用将振源的振动经介质向周围由近及远的传播而形成波，而且当波形成后就可以脱离波源而单独存在．因为振源一旦带动质点振动，这个被带动的质点可视为一个新的波源而带动其他质点振动．由此可见，凡是波动的质点均可视为一个新的波源，一个振源在平面介质中振动而形成的波，波面为一个圆．波动的质点视为一个新的子波源，根据惠更斯原理，新波源的波面也是一个圆．同一波面上的新子波源的波面的包迹就是原波源的波面．当遇到孔或缝，当孔或缝的尺寸较大，孔中质点振动可视为很多子波源，这些子波源的波面的包迹仍保持原波面的形状，只是边缘发生了变化．当孔或缝的尺寸跟波长差不多或更小，则形成的波面是以小孔为中心的圆，这便观察到了明显的衍射现象．但惠更斯原理只能解释波的传播方向，不能解释波的强度．4．正确理解衍射现象（1）衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．（2）凡能发生衍射现象的就是波．（3）波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异．（4）波长较长的波容易产生明显的衍射现象．（5）波传到孔或障碍物时，孔或障碍物仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔或障碍物后传播，就偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似．5．为什么“闻其声不见其人”声波的波长在1.7 cm到17 m之间．自然界中大多数物体的尺寸都在这一范围内，故声波很容易衍射．如老师用课本挡住嘴巴讲话，学生仍可听见；又如门开一小缝，门外的人可以清晰地听到室内～．因此。
波的干涉和衍射高二上学期物理鲁科版(2019)选择性必修第一册
2 振动棒
波的干涉现象
振动小球
2.1 水波的干涉现象
振动小球产生相同频率、振动方向相同的两列水波；
在振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间 扩散开的相对平静的区域和剧烈振动的区域，这 两种 区域相互间隔，并且出现的位置是固定的。
2.2 波的干涉
振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加 强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象。 2.3 波的干涉条件 频率和振动方向相同的波。
4 习题讲解
课本P77---*6. 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。干涉型消声
器可用来消弱高速气流产生的噪 声。它的结构及气流运行情况如图所示，产生的 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。要达到消弱噪声的目的，路程差 Δr = r2 - r1 应为 （ ） A. 波长的整数倍； B. 波长的奇数倍； C. 半波长的奇数倍； D. 半波长的偶数倍；
4 习题讲解
课本P77---5. 两列振动方向相同、振幅分别为 A1 和 A2 的波发生 干涉现象。下列说法正确的是（ ） A. 波峰与波谷相遇处，质点的振幅为｜ A1 - A2 ｜ ； B. 波峰与波峰相遇处，质点离开平衡位置的位移始终为 A1 + A2 ； C. 波峰与波谷相遇处，质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处 质点的位移； D. 波峰与波峰相遇处，质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处 质点的振幅；
3.2 波的衍射现象 3.2.1 定义 波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象. 3.2.2 发生明显衍射现象的条件
障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小。
3 波的衍射现象
波的干涉与衍射：波的干涉与衍射现象的原理与应用
波的干涉与衍射：波的干涉与衍射现象的原理与应用波的干涉与衍射是波动现象的重要表现，广泛存在于自然界和人类日常生活中。
干涉与衍射现象不仅具有基础科学研究意义，还有着重要的应用价值。
本文将从原理、实验和应用角度，介绍波的干涉与衍射现象。
一、原理波的干涉与衍射现象的原理是基于波动的特性。
一个波的传播可以认为是在传播介质中不断的传递能量和振动的过程。
当波传播到一个障碍物或孔径时，会发生干涉和衍射现象。
干涉是指两个或多个波在空间中重叠产生干涉条纹的现象。
干涉的条件是波源相位差存在，即波源之间存在一定的相位差。
当两个波的相位差为整数倍的情况下，波的振幅会增强，形成明亮的干涉条纹。
而当两个波的相位差为奇数倍的情况下，波的振幅会相互抵消，形成暗淡的干涉条纹。
干涉可以分为两种类型：构造干涉和破坏干涉。
构造干涉是指波的振幅叠加形成明亮和暗淡的条纹，如杨氏双缝干涉实验和菲涅尔双透镜干涉实验。
而破坏干涉是指波的振幅相互抵消形成完全暗淡的区域，如牛顿环衍射实验。
衍射是指波传播到障碍物或孔径后发生弯曲和散射的现象。
当波通过孔径时，孔径大小与波长相比决定着波的弯曲程度。
当孔径较大时，波的弯曲程度较小，形成直线传播；而当孔径较小时，波的弯曲程度较大，形成球面传播。
衍射可以分为菲涅尔衍射和菲拉格衍射。
菲涅尔衍射是指波通过孔径后在传播屏幕上形成明暗相间的衍射图样。
菲拉格衍射是指波通过一个凹透镜或凸透镜时，在屏幕上形成明亮的中央区域和暗淡的外围区域。
二、实验为了观察和研究波的干涉与衍射现象，科学家们设计了一系列实验。
其中最经典的实验是杨氏双缝干涉实验和菲涅尔双透镜干涉实验。
杨氏双缝干涉实验是由英国物理学家杨森·杨于1801年首次提出的。
实验装置由一个波源和两个相距较远的狭缝组成。
波源发出的波通过两个狭缝后，在屏幕上形成一系列明暗相间的干涉条纹。
通过观察干涉条纹的位置和间隔，可以计算出波源的波长和频率。
菲涅尔双透镜干涉实验是由法国物理学家菲涅尔于1819年提出的。
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A12 A22
2 A1 A2 cos (j 2
j1
2p
r2
l
r1
)
j
j2
j1
2π
r2 r1
l
定值
P点给定，则 恒定。故空间每一点的合成振幅 A 保持恒定。
j
A1 sin( j 1 A1 cos ( j 1
2pr1 )
l
2pr1 )
l
A2 sin( j 2 A2 cos ( j 2
2pr2 )
l
2pr2 )
l
相长与相消干涉
A
A12 A22
2 A1 A2 cos (j 2
j1
2p
r2
l
r1
)
当
j2
j1
2p
r2
l
r1
当
j2
j1
2p
r2
l
r1
（ 0,1,2, ) 时
合成振动的振幅最大 P点：干涉相长；
（ 0,1,2, ) 时
合成振动的振幅最小 P点：干涉相消；
波程差表达式
A
A12 A22
2 A1 A2 cos (j 2
干涉加强
r2
r1
( 2k
1)l
2
,
k 0,1,2,3,...
干涉减弱
P352 例题8-8
S1和S2为振幅相等的相干波源, 频率为100Hz，相距 10m, S2比S1相位超前p，波速为400m/s, 求：两 波源连线上因干涉而静止的各点？
10m
S1
S2
作业：P358, 1, 2, 15 ，16, 18, 19, 20
两相干波源的振动方程
y10 A1 cos (w t + j 1) y20 A2 cos (w t + j 2)
分别引起 P 点的振动
y1 A1 cos w t + ( j 1
y2合振A动2 c的os振w幅t + ( j 2
相干振动合成
A1
A
A2
2pr1 )
l
2pr2 )
l
合振动
y y1 + y2
§8.4.3 惠更斯原理 波的衍射
波的衍射现象：波在前进的过程中遇到障碍物时 能绕过障碍物改变方向继续传播的现象。
日常生活中有那些衍射现象：
1、水面上有一个芦苇杆，水波绕过它继续传播。 2、“隔墙有耳” 3、在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石头， 会绕过它继续传播。 4、“未见其人，先闻其声”。
(波的衍射与波长和衍射物的尺寸有关)
2、用惠更斯原理解释波的衍射现象
水
波
波
的
的
衍 射
衍
射
用惠更斯原理解释衍射现象
障碍后 的波面
障碍物后的 阴影部分
障碍后 的波线
. . . . . . . . .
平面波波面
障碍物
平面波
第四节
8-4
wave interference
波的叠加原理 波的干涉
一、波的独立性原理和叠加原理
A cos (w t + j )
A
A12 A22
2 A1 A2 cos (j 2 j 1
2p
r2
l
r1
)
j
A1 sin( j 1 合振动的初A1相c位os ( j 1
2pr1 )
l
2pr1 )
l
A2 sin( j 2 A2 cos ( j 2
2pr2 )
l
2pr2 )
l
相长合与成相振消幅干公涉式
A
u波源
t 时刻的波面
4
用惠更斯原理确定 下一时刻球面波的波前
t +Δt 时刻 的波面
uΔt
t 时刻 的波面
.
.. . . . ..
.
.. . . . ..
子波波源
5
二、波的衍射
1、波的衍射现象
波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘改 变方向继续前进的现象叫做波的衍射现象。
一、惠更斯原理
介质中的某一波前上的任 一点都可看做是新的子波 源，发射球面子波
而在其后的任意时刻，这 些球面子波的包络面就是 新的波面。
3、用惠更斯原理来解释波动的传播方向
在各向同性介质中：
平面波
S1
S2
u △t
球面波
S2
R2
S1
R1
o
用惠更斯原理确定 下一时刻平面波的波前
t +Δt 时刻的波面
j1
2p
r2
l
r1
)
若 j 2 j 1 即两分振动具有相同的初相位
则 取决于两波源到P点的路程差
， 称为波程差
当
2p
r2
l
r1
即
（ 0,1,2, ) 时
则合成振动 的振幅最大
波程差为零或为波长的整数倍 时，各质点的振幅最大，干涉相长
当
2p
r2
l
r1
即
（ 0,1,2,
则合成振动 的振幅最小
)时
波程差为半波长的奇数倍时， 各质点的振幅最小，干涉相消。
波的干涉:
在两相干波的交叠区域内，有的地 方振动始终加强，有的地方振动始终削 弱，而其它位置的振动的强弱介乎二者 之间，形成振动强弱稳定分布的叠加现 象，称为波的干涉现象。
总结：波的干涉
(1) 相干条件 ①频率相同; ②振动方向相同; ③相位差恒定。
(2) 干涉条件,当j1= j2时，
r2 r1 kl , k 0,1,2,3,...
波的叠加原理
相干波
波的干涉是在特定条件下波叠加所产生的现象。
1. 相干条件：
①频率相同; ②振动方向相同; ③相位差恒定。 满足相干条件的波源称为相干波源。
能产生干涉现象的波称为相干波.
在两相干波的交叠区域内，有的地
2. 两列相干波的叠加：方振动始终加强，有的地方振动始终
削弱，而其它位置的振动的强弱介乎 二者之间，形成振动强弱稳定分布的 叠加现象，称为波的干涉现象。
波传播的独立性：若有几列波同时在介质中传 播，则它们各自将以原有的振幅、频率和波长独 立传播； 波的叠加性：在几列波相遇的区域，媒质中质 点的振动等于各列波单独传播时在该处引起的振 动的合成。
能分辨不同的声音(乐器)正是这个原因；
两波在空间某点相 遇，相遇处质点的振动 是各列波到达该点所引 起振动的叠加；相遇后 各波仍保持其各自的特 性（如频率、波长、振 动方向等），继续沿原 方向传播。