3.4波的干涉 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

波的干涉 波的衍射 一 在水塘里，微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇，会绕过它们继续传播，好象它们并不存在。 在墙的一侧说话，另外一侧的人便可以听到，闻其声不见其人 总结：这些现象的共同特征是什么？ 在传播过程中能绕过障碍物而继续传播 1、概念：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射 一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象 。 思考：如果将一个物体挡在眼前，我们便 无法看到后面的风景。 发生明显衍射的条件是什么呢？ 波的衍射 一 波的衍射 一 通过实验发现，能否发生明显衍射现象，与波的波长、障碍物或孔的宽度有关 2、发生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的宽度比波长小，或跟波长相差不多。 几点说明: ①一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象 . ②这仅是发生明显衍射的条件，不是衍射的条件。 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。 波的衍射 一 声波的波长范围是1.7cm到17m，而光的波长范围在0.4μm到0.8μm之间，因此，自然界中障碍物的尺寸远大于光的波长，光波的衍射现象不明显，而声波易发生衍射现象，所以闻其声不见其人。 波的衍射 一 3、学以致用，结实现象 波的叠加 二 思考：两个小球相碰时，会改变各自的运动状态，那么如果有两列波在同一个介质内传播并且相遇，会发生怎样的现象呢？ 波的叠加 二 1、波传播的独立性 几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样互不干扰. 2、波的叠加原理 在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和． 问题：两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区域会发生什么现象呢？ 我们先观察下面的现象。 1、波的干涉：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，而且振动加强和减弱的区域互相间隔,这种现象叫做波的干涉.所形成的图样叫做干涉图样。 波的干涉 三 波的干涉 三 波的干涉示意图 波的干涉 三 2．产生稳定干涉图样的条件 ①两列波的频率必须相同②两列波的振动方向相同③两个波源的相位差恒定 3.几点说明 1.不仅水波和声波能发生干涉，一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。 2.振动加强的点振动始终相互加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移为零。振动减弱的点振动始终相互削弱，位移的大小始终等于两列波分别引起的位移的大小之差，振幅为两列波的振幅之差。若两列波振幅相同，则振动减弱点总是处于静止状态，并不振动。 因此不管是加强区还是减弱区，质点都在作振动，它们的位移是时刻在变化的。 4、分析：加强区处的任一质点到两波源之间的距离存在什么规律？ 若P点为振动加强点： （n = 0,1,2,……） 则有P点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍或半个波长的偶数倍。 波的干涉 三 若P点为振动减弱点： （n = 0,1,2,……） 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。 4、分析：减弱区处的任一质点到两波源之间的距离存在什么规律？ 波的干涉 三 【例1】在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动频率是5Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05m／s，为观察到明显的衍射现象，小孔直径d应为（ ） A.10cm　 B.5cm C.d＞1cm　　　 D.d＜1cm D 例题分析 四 【例2】（多选）如图所示，A、B为两个完全相同的相干波源，它们产生的两列波在AB连线的中垂线上的P点相遇时，则（ ） A、P点振动始终加强 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 AD 例题分析 四 当堂小结 五 波的叠加 （两大原理） 特例： 干涉 干涉现象及规律 干涉条件 波的衍射 明显衍射的条件 谢谢观看 17 $$