第3章 第3节 波的干涉和衍射（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

第3节　波的干涉和衍射 核心素养导学 物理观念 知道波的叠加原理和波的干涉、衍射现象。 科学思维 (1)能应用对比法分析干涉图样和衍射图样的区别。 (2)掌握波的干涉和波发生明显衍射的条件。 (3)掌握波的干涉加强点、减弱点的形成和振动情况。 科学探究 观察水波的干涉、衍射现象，提出物理问题，得到初步结论。 一、波的叠加原理、波的干涉现象 1．波的叠加原理 (1)波的独立传播特性：波在相遇时仍然能够保持各自的__________继续传播，相遇的波一旦脱离接触又会恢复原来的运动特征继续传播。 (2)波的叠加原理：波在相遇的区域里，介质中的质点同时参加相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列单独存在时在该处引起的位移的_______。 运动特征 矢量和 2．波的干涉 (1)定义：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_____、稳定分布的现象。 (2) 干涉图样：波的_____中所形成的图样，如图所示。 (3)干涉条件：_______和______方向相同的波。 (4)一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。 3．驻波 (1)定义：两个能产生干涉的波源发出_____相同的两列波，在同一直线上沿_____方向传播，由于叠加而形成的波称为驻波。 (2)波节和波腹：驻波上有些点____________，称为波节；有些点_____________，称为波腹。 间隔 干涉 频率 振动 振幅 相反 始终不振动 始终振幅最大 3 二、波的衍射现象 1．定义：波_____障碍物继续传播的现象。 2．发生明显衍射的条件缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长_________，或者____________。 3．一切波都能发生衍射现象，衍射是波特有的现象。 绕过 相差不大 比波长更小 1．两列水波的干涉图样如图所示，观察其现象，判断下列说法是否正确。 (1)两列水波的频率一定相同。 ( ) (2)振动加强点始终处于波峰。 ( ) (3)同一位置振动加强与振动减弱交替出现。 ( ) (4)振动加强区与振动减弱区相互间隔。 ( ) (5)振动加强区的位移可以为零。 ( ) √ × × √ √ 2． 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。 结果他听到的声音会忽强忽弱，这属于什么物理现象？ 提示：波的干涉现象。 3．我们常说“隔墙有耳”“未见其人先闻其声”，这些现象的发生是什么原因？ 提示：声波发生了衍射现象。 新知学习(一)|波的干涉现象的分析 [任务驱动] 蟋蟀是利用了一双翅膀的振动发出声音，某同学围绕蟋蟀走 了一圈。 (1)他听到的声音有什么变化？ (2)试从他听到的声音变化判断属于什么现象？ 提示：(1)他会听到忽高忽低的蟋蟀鸣声。 (2)这是声波的干涉现象，两翅膀的振动频率、振幅相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域。　　　　 [重点释解] 1．关于干涉的条件 (1)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。但稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定。 (2)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。因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。 2．关于加强点(区)和减弱点(区)的理解 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 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 3．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。 [典例体验] [典例]　将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是 (　 ) A．甲图中两手开始振动时的方向并不相同 B．甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置 C．乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形 D．乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形 [解析]　题图甲中两手开始振动时的方向相同，则题图甲中分叉点是振动加强的位置，A、B错误；题图乙中两手开始振动时的方向恰好相反，则题图