山东省2018_2019学年高中物理第十二章机械波第4节波的衍射和干涉讲义（含解析）新人教版

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1、第4节波的衍射和干涉1.波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。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差不多，或者比波长小。3．波的干涉是指频率相同的两列波叠加，使某些区域的振幅加大，某些区域的振幅减小。一、波的衍射1．定义：波绕过障碍物继续传播的现象。2．两种衍射现象(1)在水波槽中，在波源的前方放一个障碍物，使波源振动产生水波。当障碍物较大时波被阻挡，在靠近障碍物后面没有波，只是在障碍物较远处，波才稍微有些绕到“影子”区域里，如图甲所示，虽然发生衍射现象，但不明显。当障碍物较小时发现波能绕过障碍物继续前

2、进，如同障碍物不存在一样，如图乙所示，衍射现象明显。(2)在水波槽中，在波源前方放一个有孔的屏，使波源振动产生水波。当孔较大时发现水波经过孔后在连接波源与孔的两边的两条直线所限制的区域里传播，如图丙所示。当孔较小时发现孔后的整个区域里传播着以孔为中心的圆形波，如图丁所示，衍射现象明显。3．发生明显衍射现象的条件只有当缝、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。二、波的叠加1．波的叠加原理几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质中的质点同时参与这几列波引

3、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。如图表示了分别向右、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。两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。(如图a所示)两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。(如图b所示)三、波的干涉1．定义频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象。2．稳定干涉条件(1)两列波的频率必须相同。(2)两个波源的相位差必须保持不变。3．

4、干涉的普遍性一切波都能够发生干涉，干涉是波特有的现象。1．自主思考——判一判(1)“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象。(√)(2)在操场上不同位置听到学校喇叭的声音大小不同，是声波的干涉现象。(×)(3)两列频率不同的水波不能发生波的干涉现象。(×)(4)不是所有的波都能发生干涉。(×)(5)只有障碍物尺寸和波长差不多时，才能发生衍射现象。(×)2．合作探究——议一议(1)既然一切波都能够发生衍射，那为什么生活中见不到光波的衍射现象？提示：光波的波长通常在0.4～0.7μm的范围内，跟一般障碍物的尺寸相比非常小，所以通常的情

5、况下看不到光的衍射，看到的是光的直线传播。(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。对波的衍射现象的理解1．关于衍射的条件应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件。2．波的衍射实质分析波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传

6、播，就偏离了直线方向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。3．衍射现象与观察的矛盾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。1．[多选]下列说法中正确的是(　　)A．孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象B．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象C．只有孔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D．只有波才有衍射现象解析：选CD　波绕过障碍物的现象称为波的衍射现象，发生明显衍射的条件是孔或障碍物尺寸跟波长差不多或者比波长更小。孔径大并不是不发生衍射，只是更突出

7、原波的传播，波面只有边缘有变化。换句话说，波的衍射现象不明显，所以A、B项错，C项正确。衍射现象是波的特有的现象，所以D项正确。2．[多选]在做水波通过小孔衍射的演示实验中，激发水波的振子振动频率为5Hz，水波在水槽中传播速度为5cm/s，小孔直径d选用下列哪些尺寸可使实验效果比较明显(　　)A．1m　　　　　　　　　B．0.8mC．0.8cmD．1.2cm解析：选CD　在水槽中，振子振动所激发的水波波长为λ＝＝cm＝1cm，小孔尺寸与波长相差不大时，易发生明显衍射现象。所以C、D正确。3.如图所示，正中O是水面上一波源，

8、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．阴影Ⅰ区域解析：选B　从图中可以看出挡板A比波长大得多，因此波不会绕过挡板A，而小孔B的大小与波长差不多，能发生明显的衍射现象。故B正确。对干涉现象的理解