第三章 第5节 波的干涉与衍射-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步核心辅导与测评（教科版）

第5节　波的干涉与衍射 1．了解波的叠加原理，了解波的叠加过程中质点的合位移。 2．从振动角度认识振动加强区域和减弱区域。 3．通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样。 4．知道干涉现象是波特有的现象，了解波发生稳定干涉的条件。 5．知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件。 1．物理观念：初步形成波的干涉的概念。 2．科学思维：学习利用矢量合成法分析波的叠加原理。 3．科学探究：探究干涉现象。 4．科学态度与责任：了解干涉现象在生产和生活中的应用，开阔学生的视野、激发学生的学习兴趣。　 　波的叠加原理 1．叠加特点：介质中的几列波相遇后，仍将保持着它们各自原有的特性(频率、振幅、振动方向、传播方向等)继续传播，并不因为有其他波的存在而发生变化。 2．叠加原理：在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，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，这就是波的叠加原理。 3．两列波长相同且同相的波发生叠加时，振动加强，合振幅将增大；两列波长相同且反相的波发生叠加时，振动减弱，合振幅减小，此时如果两列波的振幅相同，质点振动的合振幅就等于零。 　波的干涉现象 1．定义：频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动加强，另一些区域的质点振动减弱，并且这两种区域互相隔开、位置保持不变。这种稳定的叠加现象(图样)叫作波的干涉。 2．产生干涉的必要条件是两列波的频率(或波长)必须相同。 3．干涉的普遍性：一切波只要满足一定条件都能发生干涉现象。 　波的衍射现象 1．定义：波能够绕到障碍物的后面传播的现象，叫作波的衍射。 2．发生明显衍射现象的条件：当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小时，就能看到明显的衍射现象。 3．衍射的普遍性：一切波都能发生衍射现象，一般情况下，波长较长的波衍射现象比较明显，波通过衍射把能量传播到了障碍物的后面。 [课前小练] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)一切波都能够发生衍射现象。(√) (2)孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象。(×) (3)两列波相叠加就能形成稳定的干涉图样。(×) (4)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷。(×) (5)在操场上不同位置听到学校同一喇叭的声音大小不同，是声波的干涉现象。(×) (6)在两列波重叠的区域里，任何一个质点的位移都等于原来位移的两倍。(×) 2．(多选)关于衍射，下列说法正确的是(　　) A．发生衍射就是波传到障碍物或孔的后面 B．发生衍射的同时把波源的能量传播到“衍射”区域 C．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长 D．只有孔才能发生衍射，一块挡板不可能发生波的衍射 解析：AB　波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象叫作波的衍射。波在发生衍射时，其衍射区域的质点振动，因此具有能量。衍射是波特有的现象之一。只有当障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小时，才会观察到明显的衍射现象，A、B正确，C、D错误。 　波的叠加 [思考探究] 乐队演奏时，不同的乐器发出不同响度、不同频率的声音，这些声波在空中传播的过程中肯定会相遇，但我们听到的并不是嘈杂的声音，我们仍然能够清晰地辨别出各种乐器发出的不同声音，根据这一现象判断，两种声音在空气中相遇，是否会相互影响？ 提示：不会。 [思维深化] 1．波的叠加原理 (1)几列波相遇前后能够保持各自的运动状态，继续传播。 (2)在它们相遇时重叠的区域里，介质中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。图a表示了分别向右、向左传播的两列波1和2在相遇区域内的叠加过程。 2．波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于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。 (1)两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。(如图a所示) (2)两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。(如图b所示) 　(多选)波源在绳的左端发出半个波①，频率为f1，振幅为A1；同时另一波源在绳的右端发出半个波②，频率为f2(f2＞f1)，振幅为A2，P为绳的中点，如图所示，下列说法正确的是(　　) A．两列波同时到达P点 B．两列波相遇时P点波峰值可达到A1＋A2 C．两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播 D．因频率不同，这两列波相遇不能叠加 【解析】　因两波源同时起振，形成的都是绳波，波速相同，因此两列波同时到达P点，选项A正确；因f2＞f1，故λ2＜λ1，当①的波峰传至P点时，②的波峰已过了P点，即两波峰在P点不会相遇，根据波的叠加原理，P点的波峰值不会达到A1＋A2，选项B错误，选项C正确；因波的叠加没有条件，故选项D错误。 【答案】　AC [针对训练] 1．波源甲、乙分别在一根水平放置的