波的衍射和干涉
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?
波的干涉、衍射

产生干涉的条件: 必要条件是两列波的频率相同。
说明:波的干涉现象是在特殊条件下波的叠加。
干涉是波所特有一种现象,一切波只要满足一定 条件都能发生干涉现象。 干涉中的加强点和减弱点的判断《导学案》P55
五、波的衍射现象
现 象: 波 绕 过 石 头 继 续 传 播。
波的衍射:波能够绕到障碍物的后面传播的现象。 实验探究
两水波相遇 现象:两列 水波相遇后, 相互穿过, 继续传播, 波的形状和 传播的情形 跟相遇前一 样。 一、波的独立性原理:介质中几列波相遇后,仍将保
持着它们各自的特性 (频率、振幅、振动方向、传播方 向等)继续传播,并不因为其他波的存在而发生变化。
实验演示
现象 :在重叠区域内,波的振幅可能比任一列波的振幅都大,
也可能比任一列波还小。
波单独存在的位移的矢量和。
二、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。
结论:叠加区域的质点的A合可能增大,振动加强;
也可能减小振动减弱。
思考:若两个振子以相同的频率,相同振动方向发生振
动,产生两列相同的波,那在两重叠区域内会发生什么 现象呢?
演示实验
现象:在水平面上出现了一条条从两个波源中间伸展出 的相对平静和振动较强的区域,这两个区域分布固定而 且相互隔开。
三、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。
结论:
1.实验表明,只有孔、缝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; 2.孔或缝宽度跟波长相比非常大时,波几乎沿直 线传播,观察不到明显的衍射现象; 3.窄缝宽度比波长大得越多,衍射现象越不明显。
物理知识点波的干涉与衍射

物理知识点波的干涉与衍射物理知识点:波的干涉与衍射波的干涉与衍射是物理学中的重要概念,涉及到波动现象的传播、叠加和相互作用等内容。
本文将从基本概念、原理、干涉与衍射的应用等方面展开论述。
一、波的干涉与衍射的基本概念波是在空间中传播的一种能量传递方式,常见的波有机械波和电磁波。
波的干涉与衍射是波传播过程中,由传播介质或波源的性质导致的现象。
干涉是指两个或多个波在空间某一点相遇、叠加时产生的增强或减弱的现象。
波的干涉可分为构造性干涉和破坏性干涉两种情况,其中构造性干涉表现为波的振幅相互增强,破坏性干涉表现为波的振幅相互减弱。
衍射是波在遇到障碍物或穿过狭缝时发生的弯曲和扩散现象。
当波通过狭缝或绕过物体时,波的波前会发生弯曲和扩散,产生衍射现象。
衍射会使波的传播方向发生改变,并在后方形成干涉图样。
二、波的干涉与衍射的原理波的干涉与衍射的产生与波动的相位差有关。
相位差是指两个波的相位角之差。
在干涉现象中,当两个波的相位差为整数倍的2π时,波的振幅叠加会出现增强,即构造性干涉。
当两个波的相位差为半整数倍的π时,波的振幅叠加会出现减弱,即破坏性干涉。
在衍射现象中,波通过狭缝或绕过物体时,波的波前会发生弯曲和扩散,使得波的相位差发生变化。
根据不同的衍射模式,波的传播会呈现出不同的干涉图样。
三、干涉与衍射的应用波的干涉与衍射在实际生活中有着广泛的应用。
以下是其中几个常见的应用领域:1. 光学干涉与衍射:干涉与衍射在光学实验中具有重要应用。
例如,Michelson干涉仪可以用于测量长度和折射率的变化;杨氏实验通过光的干涉与衍射研究光的波粒二象性。
2. 声学干涉与衍射:波的干涉与衍射在声学研究中也有广泛应用。
例如,通过声学干涉技术可以实现无损检测和聚焦;扬声器阵列利用声波的干涉原理形成定向性声源。
3. 电子干涉与衍射:电子波的干涉与衍射也是现代物理学的重要研究领域之一。
电子干涉与电子衍射实验的成功,证实了电子也具有波动性。
波的干涉和衍射

波的干涉和衍射一、波的叠加1.波的独立传播性——两列波在相遇时,都将保持各自原有特性(频率、波长、振幅、振动方向)不变,互不干扰地各自独立传播。
2. 波的叠加原理——在相遇区域内任一点的振动,为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和。
二、波的干涉1、现象:两列波在空间相遇而叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,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,形成的稳定图样叫做波的干涉图样。
2、干涉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: 1) 两列波的频率相等; 2) 振动方向一致.一切波(只要满足条件)都能发生干涉现象,干涉是波特有的现象.满足上述条件的波称为相干波,其波源称为相干波源。
3、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.把相应的振动最激烈的质点连起来,为振动加强区;相应的振动最不激烈或静止的质点连起来,为振动减弱区.振动加强区和振动减弱区是相互隔开的.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.三、波的衍射1.现象:波可以绕过障碍物或小孔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: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.3.注意:一切波都能发生衍射,而要发生明显的衍射现象须满足上述条件,当不满足上述条件时,衍射现象仍存在,只不过是衍射现象不明显,不易被我们观察到.练习1:如图所示两个频率与相位、振幅均相同的波的干涉图样中,实线表示波峰,虚线表示波谷,对叠加的结果正确的描述是 ( B )A.在A点出现波峰后,经过半个周期该点还是波峰B.B点在干涉过程中振幅始终为零C.两波在B点路程差是波长的整数倍D.当C点为波谷时,经过一个周期此点出现波峰练习2:水面上有A、B两个振动情况完全相同的振动源,在A、B连线的中垂线上有三个点a、b、c,已知某时a点是两列波波峰和波峰相遇点,c点是与a点最近的波谷和波谷相遇点,b处在a、c之间,如下图,以下说法正确的是:()A、a振动加强,c点振动减弱B、a、c点振动加强,b点振动减弱C、a、b、c点振动都加强D、a、c点振动加强,b点振动不确定练习3:如图所示为观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一孔,O为波源,图中已画出波源所在区域的传播情况,每两条相邻(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,下列说法中正确的是(ABC )A.此时有明显观察到波的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果孔的大小不变,使波源频率增大,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,能更明显观察到衍射现象练习4:如图所示,正中 O是水面上一波源.实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔.经过一段时间,水面上的波形将分布于( B )A、整个区域;B.阴影Ⅰ以外区域C.阴影Ⅱ以外区域;D.上述答案均不对思考: 如你家在大山后,听广播和看电视哪个更容易?(若广播台、电视台都在山前侧)作业辅导与训练: P.78 训练(一)、(二)作业册:P.34练习 1-9题。
波的干涉衍射知识点总结

波的干涉衍射知识点总结波的干涉和衍射是波动光学中的重要现象,它们揭示了光的波动性质和波动光的特性。
本文将从干涉和衍射的基本概念、干涉与衍射的区别、干涉与衍射的应用以及干涉与衍射的研究方法等方面进行详细阐述。
一、干涉和衍射的基本概念干涉是指两个或多个波源产生的波相互叠加而形成的干涉图样。
当两个波源发出的波具有相同的频率、相同的振幅且相差恒定的相位差时,它们就会产生干涉现象。
干涉可以分为构造干涉和破坏干涉两种情况,构造干涉是指两个波源的相位差为整数倍的情况下形成明纹和暗纹的干涉图样,破坏干涉则是指相位差为奇数倍的情况下干涉图样呈现无法观测的状态。
衍射是指波在遇到障碍物或通过狭缝时发生偏折和弯曲的现象。
当波通过一个狭缝或遇到一个小孔时,波的传播方向会发生改变,波前会出现弯曲和扩散的现象,形成衍射图样。
衍射可以分为菲涅尔衍射和菲拉格衍射两种情况,菲涅尔衍射是指波通过狭缝或孔洞时,波前在远离狭缝或孔洞时的衍射现象,菲拉格衍射是指波通过狭缝或孔洞时,在狭缝或孔洞附近的衍射现象。
二、干涉与衍射的区别干涉和衍射都是波动现象,但它们在现象和原理上有一些区别。
1. 干涉是由两个或多个波源产生的波相互叠加而形成的干涉图样,而衍射是波在遇到障碍物或通过狭缝时发生偏折和弯曲的现象。
2. 干涉是波的振幅的叠加,波的强度的增强或减弱取决于相位差的大小,而衍射是波的波前的改变,波的传播方向发生改变。
3. 干涉是由两个或多个波源产生的波相互叠加而形成的明纹和暗纹的图样,而衍射是波通过狭缝或孔洞时形成的衍射图样。
三、干涉与衍射的应用干涉和衍射在光学领域有着广泛的应用。
1. 干涉技术在光学中被广泛应用于制造干涉仪、干涉滤波器、干涉显微镜等光学仪器中。
2. 衍射技术在光学中被广泛应用于制造衍射光栅、衍射仪、衍射波导等光学元件中。
3. 干涉和衍射技术在光学测量中也有着重要的应用,如干涉测量、衍射测量和光栅测量等。
四、干涉与衍射的研究方法研究干涉和衍射现象的方法主要有以下几种。
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。
波的干涉与衍射

波的干涉与衍射波动是自然界中普遍存在的现象,无论是光波、声波还是水波,都具有干涉和衍射的特性。
干涉和衍射是波动现象中的重要现象,它们揭示了波动的波粒二象性,对于我们理解光学、声学等领域具有重要意义。
一、波的干涉波的干涉是指两个或多个波在空间中相遇时相互叠加的现象。
当两个波的振幅、频率和相位等参数相等或相差很小的情况下,它们在相遇的地方会出现干涉现象。
干涉可以分为构成干涉的两个波的相位差为零的相干干涉和相位差不为零的非相干干涉。
相干干涉是指两个或多个波的相位差为零的情况下发生的干涉现象。
这种干涉通常出现在光学中,例如双缝干涉实验。
当一束单色光通过两个非常接近的狭缝时,光会经过狭缝后分裂成两个波。
这两个波在一定的距离后再次相遇,形成干涉条纹。
这些干涉条纹的出现是由于两个波的相位差为零,使得它们在相遇处能够相互叠加,增强或减弱彼此的振幅。
非相干干涉是指两个或多个波的相位差不为零的情况下发生的干涉现象。
这种干涉通常出现在声学中,例如声波的多普勒效应。
当一个声源以一定的速度向听者靠近或远离时,声波的频率会发生变化。
这种频率变化导致了声波的相位差,从而产生干涉现象。
例如,当一个警车以高速驶过时,我们会听到警笛声的频率发生变化,这就是非相干干涉的结果。
二、波的衍射波的衍射是指波在通过障碍物或绕过物体时发生的弯曲和扩散的现象。
当波遇到一个比其波长大的障碍物时,波会绕过障碍物并向后方扩散。
这种扩散现象就是波的衍射。
衍射现象常常出现在光学中,例如光通过狭缝或物体的边缘时会发生衍射。
当光通过一个狭缝时,光波会弯曲并扩散到狭缝两侧的区域,形成一系列的衍射条纹。
这些条纹的出现是由于光波在通过狭缝时受到了障碍物的影响,导致波的传播方向发生了变化。
衍射现象也常常出现在声学中,例如声波通过一个小孔或绕过物体时会发生衍射。
当声波通过一个小孔时,声波会在小孔边缘产生扩散现象,形成一个扩散的声波前沿。
这种扩散现象使得声波能够传播到障碍物后方的区域,从而使我们能够听到声音。
波的衍射与干涉

波的衍射与干涉波的衍射和干涉是光学领域中重要的现象,揭示了光的波动性质。
本文将详细介绍波的衍射和干涉的概念、原理以及应用。
一、波的衍射波的衍射是指波在遇到障碍物或开口时发生偏折和传播的现象。
它是波动理论的重要验证之一。
波的衍射可以观察到光的波动性质,证明了光既可以看作粒子也可以看作波动。
波的衍射满足一定的条件,主要包括波长、障碍物或开口的尺寸以及光波的入射角等。
当波长足够短时,衍射现象不明显;而当波长较长时,衍射现象则较为明显。
此外,障碍物或开口的尺寸与波长的比值也是衍射现象的重要因素之一。
波的衍射可通过光的经典波动理论和费涅尔衍射公式进行描述。
根据费涅尔衍射公式,当光波通过一个小孔或者细缝时,会在衍射屏上形成一系列明暗相间的条纹,这种现象即为衍射。
二、波的干涉波的干涉是指两个或多个波源相遇,产生相互叠加的现象。
干涉可以是构成增强或减弱的相长干涉,也可以是构成明暗相间的干涉条纹。
波的干涉揭示了光的波动性质以及波传播的特性。
波的干涉满足一定的条件,主要包括光源的相干性、波的频率、波的相位差以及干涉程度等。
当两个波源具有相同的频率、相干性以及适当的相位差时,波的干涉现象就会显露出来。
波的干涉现象可以通过杨氏双缝干涉实验来观察。
杨氏实验中,光源通过两个狭缝后,形成一系列明暗相间的干涉条纹。
这些条纹的出现是由于两个波源的光波叠加所产生的。
三、波的衍射与干涉的应用波的衍射与干涉在现实生活和科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:1. 衍射光栅:衍射光栅是利用衍射现象制备的光学元件,广泛应用于光谱仪、激光器、显微镜以及光学通信等领域。
2. 干涉测量:干涉测量利用波的干涉性质进行精密测量,如干涉仪、Michelson干涉仪被广泛应用于长度、折射率以及形状的测量。
3. 衍射成像:X射线衍射和电子衍射成像是在材料科学和结构分析中常用的手段,有助于分析物质的晶体结构和精细结构。
4. 涡旋光:涡旋光是一种具有自旋角动量的光波,其波前呈现螺旋状。
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第4讲 波的衍射和干涉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 c3.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( )C A BD OA .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 。
拓展尝新 7.如图10-38所示,正中O 是水面上一波源,实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷,A 是挡板,B 是小孔,经过一段时间,水面上的波形将分布于( )A .整个区域B .阴影I 以外区域C .阴影II 以外区域D .上述答案均不对2.波的干涉①观察现象: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。
②观察现象: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。
(1)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。
结合图1,解释此结论。
解释:在介质中选一点P 为研究对象,在某一时刻,当波源1的振动传播到P 点时,若恰好是波峰,则引起P 点向上振动;同时,波源2的振动也传播到了P 点,若恰好也是波峰,则也会引起P 点向上振动;这时,P 点的振动就是两个向上的振动的叠加,P 点的振动被加强了。
(当然,在某一时刻,当波源1的振动传播到P 点时,若恰好是波谷,则引起P 点向下振动;同时,波源2的振动传播到了P 点时,若恰好也是波谷,则也会引起P 点向下振动;这时,P 点的振动就是两个向下的振动的叠加,P 点的振动还是被加强了。
)用以上的分析,说明什么是振动被加强。
波源1经过半周期后,传播到P 点的振动变为波谷,就会使P 点的振动向下,但此时波源2传过来的振动不一定是波谷(因为两波源的周期可能不同),所以,此时P 点的振动可能被减弱,也可能是被加强的。
(让学生来说明原因)思考:如果希望P 点的振动总能被加强,应有什么条件?思考:如果在介质中有另一质点Q ,希望Q 点的振动总能被减弱,应有什么条件?结论:波源1和波源2的周期应相同。
(2)波的干涉观察现象③:水槽中的水波的干涉。
对水波干涉图样的解释中,特别要强调两列水波的频率是相同的,所以产生了在水面上有些点的振动加强,而另一些点的振动减弱的现象,加强和减弱的点的分布是稳定的。
如图2所示。
在解释和说明中,特别应强调的几点是:①此图是某时刻两列波传播的情况;②两列波的频率(波长)相等;③当两列波的波峰在某点相遇时,这点的振动位移是正的最大值,过半周期后,这点就是波谷和波谷相遇,则这点的振动位移是负的最大值;④振动加强的点的振动总是加强的,振动减弱的点的振动总是减弱的。
在以上分析的基础上,给出干涉的定义: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,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。
小结: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。
(3)波的干涉与叠加的关系O A BⅠⅡⅡ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的叠加,才有可能形成干涉。
干涉是波特有的现象。
教师在线例1.如图10-39表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇,图中实线表示某时刻的波峰,虚线表示的是波谷,下列说法正确的是()A、a、c两的振动加强,b、d两点的振动减弱B、e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C、经适当的时间后,加强点和减弱点的位置互换D、经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波谷,原来位于波谷的点将位于波峰例2.如图10-40所示,在y轴上的Q、P两点上有两个振动情况完全相同的波源,它们激起的机械波的波长为1m,Q、P两点的纵坐标分别为y Q=6m,y P=1m,那么在x轴上+∞到-∞的位置上,会出现振动加强的区域有_______个。
同步训练1.一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PB.两列波相遇时,P点波峰值可达A1+A2C.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2.如图所示,S1和S2是两个相干波源,在图中分别以S1和S2为圆心作出了两组同心圆弧,分别表示同一时刻两列波的波峰和波谷,实线表示波峰,虚线表示波谷,在图中标出了三个点a,b,c。
在这三个点中,哪些点振动加强,哪些点振动减弱?3.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4cmC.E点处质点是振动加强的质点D.经0.02s,B点处质点通过的路程是4cm4.M,N为介质中相距2L的两个质点,从某时刻开始,两质点做同振幅和同频率的振动,并且开始时刻两质点的振动方向均向上,已知两质点的振动各自在介质中产生横波的波长均为L,且传播方向相反,则自开始时刻起,经过1.5个周期,M,N之间的波的波形图像是下图中的()M NA M NBabPabcABCD EMN C5.如图所示,两个形状完全相同的正弦波a,b 沿同一直线分别向右、向左传播,在它们相遇的某个时刻,图中m,n 部分的波形“消失”了,该时刻m,n 两质点的振动方向分别为( )A. m 向上,n 向下B. m 向下,n 向上C. m,n 都向上D. m,n 速度都是零6.S 1,S 2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. 位移始终最大拓展尝新7.如图10-46所示表示两列相干水波的叠加情况,图中的实线表示波峰,虚线表示波谷,设两列波的振幅均为5cm ,且在图示的范围内振幅不变,波速和波长分别为1m/s 和0.5cm,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20cmC .图示时刻C 点正处在平衡位置且向水面上运动D .从图示时刻起经0.25s ,B 点通过的路程为20cm8.如图10-47所示,在同一均匀介质中有S 1、S 2两个波源,这两个波源的频率、振动方向均相同,且振动步调完全一致,S 1、S 2之间相距两个波长,B 点为S 1、S 2连线的中点。
今以B 点为圆心,以R=BS 1为半径画圆,问在该圆上,除S 1、S 2两波源外,共有几个振动加强的点?M N D S 2S 1P a b m n A B C D E F Q P答案:教师在线例1.解:水波的频率是由波源的频率决定的,发生衍射后水波的频率不变,所以选项B、C错误。
波速是由介质决定的,发生衍射后波速不变,由v=λf知,水波的波长不变,先项A错误。
波的强弱是由振幅决定的,所以选项D正确。
例2.解:使A振动起来的方法有两个,一个是缝宽不变,使波的频率即波源S的频率减小以增加波长,当波长大于缝宽时,发生明显的衍射现象,A点便振动起来;另一个是使波源的频率一定,即波长一定,减小缝宽,当缝宽减小到比波长小时,发生明显的衍射现象,也可使A点振动起来。
故正确答案是B、D。