3.3 波的干涉和衍射 课件-2025-2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

学习目标 通过分析实验现象，找出形成稳定干涉图样的条件和干涉图样的特点。 02 通过观察两列波的相遇过程，找出两列波的传播特点，会用波的叠加原理分析问题。 01 通过观察水波找出发生明显衍射的条件。 03 重点 重点 重难点 波的叠加原理 01 观察如图所示的两列波相遇时和相遇后的特点，说一说两列波在传播过程中，相遇时和相遇后遵循什么规律？ 答案　 (1)相遇时凸起高度比原来更大一些。 (2)两列波相遇后仍然保持原来各自的运 动状态继续传播 公司logo 公司logo 情境导入 在几列波相遇区域里，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矢量和。 1.波的独立传播性 波的叠加原理 几列波在介质中传播，相遇后仍能保持各自原有的运动特征(波长、频率、振幅等)不变并继续传播。 2.波的叠加原理 本质：位移的合成 公司logo 公司logo 核心知识 (1)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2倍。(　　) (2)两列波叠加时，质点的位移一定增大。(　　) (3)只有频率相同的两列波才可以叠加。(　　) × × × 辨析 1.(多选)如图所示为两列相向传播且振幅、波长都相同的横波，它们相遇后，下列图像可能存在的是 √ √ 当左列波的波峰和右列波的波谷相遇时，叠加后的图像为B； 当两列波的波峰相遇时，叠加后的图像为D。 例题 由于总位移是各位移的矢量和，所以叠加区域质点的振幅可能增大，也可能减小。 波的叠加 x1 0 t A1 -A1 x2 0 t -A2 A2 x 0 t A -A (1)两列同相波叠加，振动加强，振幅增大。 公司logo 公司logo 总结提升 (2)两列反相波叠加，振动减弱，振幅减小。 x 0 t x1 0 t A1 -A1 x2 0 t -A2 A2 x 0 t A -A 特别：当A1=A2 ，A=0 公司logo 公司logo 总结提升 波的干涉现象 02 如图当振动棒带动两个小球振动时，会产生振动方向、振动频率都相同的两列水波。观察这两列波叠加时的现象。 现象：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，且出现的位置固定。 公司logo 公司logo 观察与思考 频率和振动方向相同的波。 波的干涉现象 1.波的干涉的定义： 振动频率和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，称为波的干涉，形成的图样称为干涉图样。 2.产生干涉的条件： 公司logo 公司logo 核心知识 3.干涉图样(如图)的特征 4.干涉现象是波的重要特征之一。 加强区和减弱区的位置固定不变。 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)。 加强区与减弱区互相间隔。 公司logo 公司logo 核心知识 2.(多选)关于机械波的干涉，下列说法中正确的是 A.两列频率相同的波相遇时，只有波峰与波峰相遇的点才是振动加强的 　点 B.两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可 　能是零 C.两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移可能比振动减弱的 　质点的位移小 D.两列频率不同的波相遇时，因为没有形成稳定的干涉图样，所以两列 　波没有叠加 √ √ 例题 两列频率相同的波相遇时，波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点振动都加强，故A错误； 振动加强点的振幅最大，但位移是变化的，该处的位移可以最大，可以最小，也可以为零，B、C项正确； 频率不同时，虽不满足干涉的条件无法发生干涉，但波仍然会叠加，D项错误。 3.如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同，实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波峰和波谷，关于图中所标的a、b、c、d 四点，下列说法正确的是 A.质点a为振动减弱点，位移始终为零 B.质点b为振动加强点，经过半个周期 　后变为振动减弱点 C.质点c为振动减弱点，位移始终为零 D.质点d既不是振动加强点也不是振动减弱点，没有发生干涉现象 √ 例题 质点a为两列波的波峰与波谷相遇点，是振动减弱点，因两列波振幅相同，则该点的位移始终为零，选项A正确； 质点b为两列波的波峰与波峰相遇点，则为振动加强点，且该点振动始终加强，选项B错误； 质点c为波谷与波谷相遇点，为振动加强点，振幅最大，则位移不可能始终为零，选项C错误； 质点d在加强点的连线上，则也是振动加强点，选项D错误。 拓展　(1)c点到两波源的距离之差与波长有什么关系？其他的振动加强点到两波源的距离之差与波长有什么关系？ 答案　c点到两波源的距离之差等于波长。其他的振动加强点到两波源的距离差为波长的整数倍。 公司logo 公司logo 思考与讨论 (2)a点到两波源的距离之差与波长有什么关系？其他的振动减弱点到两波源的距离之差与波长有什么关系？ 答案　a点到两波源的距离之差为半波长3倍。其他的振动减弱点到两波源的距离差为半波长的奇数倍。 公司logo 公司logo 思考与讨论 振动加强点和振动减弱点的判断 (1)条件判断法： 振动频率、情况完全相同的两波叠加，设点到两波源的路程差为Δr 当Δr=|r2-r1|= kλ (k=0，1，2…)时为振动加强点 当Δr=|r2-r1|=(2k+1) (k=0，1，2…)时为振动减弱点 若两波源振动步调相反，则上述结论相反。 公司logo 公司logo 总结提升 振动加强点和振动减弱点的判断 (2)现象判断法： 若总是波峰与波峰或 波谷与波谷相遇， 该点为振动加强点。 若总是波峰与波谷相遇， 则为振动减弱点。 公司logo 公司logo 总结提升 波的衍射现象 03 声波绕过墙壁 水波绕过芦苇 水波绕过礁石 思考：波在传播过程中遇到障碍物时，波的行为会发生什么变化？ 绕过障碍物传播 公司logo 公司logo 观察与思考 波的衍射现象 1.定义 波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象。 衍射现象的强弱 控制变量法 公司logo 公司logo 核心知识 如图，在水波槽中放入两块挡板，挡板间留一狭缝，调节挡板位置，可改变狭缝宽度。现产生持续的平面波，且波长保持不变，观察下列两种情况下水波通过狭缝时的实验现象。 水波的衍射现象 公司logo 公司logo 观察与思考 规律：波长λ不变，狭缝宽度d与波长相差不多时，衍射现象更明显 波长不变，改变挡板缝宽 公司logo 公司logo 观察与思考 观察波长对衍射的影响 波长逐渐减小 公司logo 公司logo 观察与思考 规律：波长λ与狭缝宽度相差不多时，衍射现象更明显； 波长减小，衍射现象变得不明显。 挡板缝宽不变，改变波长 公司logo 公司logo 观察与思考 衍射是波特有的现象。衍射现象只有“明显”与“不明显”之分。 波的衍射现象 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。 3.一切波都能发生衍射 公司logo 公司logo 核心知识 4.如图所示为波源O传出的一列水波，相邻实线间的距离等于一个波长，下列说法正确的是 A.波通过孔A，不发生明显的衍射现象 B.波通过孔B，不发生衍射现象 C.波遇到障碍物C，发生明显的衍射现象 D.波遇到障碍物D，发生明显的衍射现象 √ 例题 孔B和障碍物C尺寸明显大于波长，不会发生明显衍射现象，但仍会发生衍射现象，只是不明显，不易观察，B、C错误； 孔A和障碍物D尺寸分别小于和接近波长，会发生明显衍射现象，A错误，D正确。 波的干涉和衍射 波的叠加原理 波的衍射现象 波的干涉现象 波的独立传播性 波的叠加原理 保持各自原有的运动特征 各波列位移的矢量和 定义：振动加强和减弱区相互间隔，稳定分布 条件：频率和振动方向相同的波 图样特征：加强区波程差波长等于整数倍，减弱区波程差等于半波长奇数倍。 波的重要特征之一 定义：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象 明显衍射条件：障碍物或狭缝跟波长相差不大，或比波长更小。 波特有的现象 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! Lavf57.83.100 Lavf58.20.100 $波。的叠加。两列波相向而行，相遇时会发生什么现象呢？这是一个实际过程的模拟。我们再观察一下这两列波相遇时的情形。 nullnullWell, you might be surprised to learn that a narrowed approach leads to more spreading out of the wave, more refraction, if instead I make the approach a wider. Then after its settled LED down, you can see that the wave becomes less spread out, the refraction is less pronounced.