10.02.06高三物理《11.4波的干涉和衍射》教案

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1、机械波的反射、折射、干涉、衍射一、机械波1.机械波的产生条件：①波源（机械振动）②传播振动的介质（相邻质点间存在相互作用力）。2.机械波的分类机械波可分为横波和纵波两种。（1）质点振动方向和波的传播方向垂氏的叫横波，如：绳上波、水面波等。（2）质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波，如：弹簧上的疏密波、声波等。分类质点的振动方向和波的传播方向关系形状举例横波垂直凹凸相间;有波峰、波谷绳波等纵波在同一条直线上疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等说明：地震波既冇横波，也冇纵波。3.机械波的传播（1）在同一种均匀介质屮机械波的传播是匀速的。波速、波

2、氏和频率Z间满足公式：心久力（2）介质质点的运动是在各口的平衡位置附近的简谐运动，是变加速运动，介质质点并不随波迁移。（3）机械波转播的是振动形式、能量和信息。（4）机械波的频率由波源决定，而传播速度由介质决定。（5）前带后，厉跟前，运动状态向后传。即：各质点都做受迫振动，起振方向由波源來决定；口其振动频率（周期）都等于波源的振动频率（周期），但离波源越远的质点振动越滞后。4.机械波的反射、折射、干涉、衍射一切波都能发生反射、折射、干涉、衍射。特别是干涉、衍射，是波特有的性质。（1）干涉产生干涉的必要条件是：两列波源的频率必须相同。需要说明的

3、是：以上是发生干涉的必要条件，而不是充分条件。要发生干涉还要求两列波的振动方向相同（要上下振动就都是上下振动，要左右振动就都是左右振动），还要求相差恒定。我们经常列举的干涉都是相差为零的，也就是同向的。如來两个波源是振动是反向的，那么在干涉区域内振动加强和减弱的位置就正好颠倒过来了。于涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充耍条件：①最强：该点到两个波源的路程Z差是波氏的整数倍，即①最弱：该点到两个波源的路程Z差是半波长的奇数倍，即5=q（2n+l）根据以上分析，在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。至于“波峰和波峰叠

4、加得到振动加强点”，“波谷和波谷叠加也得到振动加强点”，“波峰和波谷叠加得到振动减弱点”这些都只是充分条件，不是必要条件。【例1】如图所示，S】、S?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的波峰和波谷。关于图中所标的-b.C、d四点，下列说法中正确的有A.该时刻G质点振动最弱，b、C质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱B.该吋刻Q质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强C.G质点的振动始终是最弱的，b、C.〃质点的振动始终是最强的D.再过774后的时刻°、b、c三个质点都将处于各自的平衡位直，

5、因此振动最弱解析：该时刻。质点振动最弱，b、c质点振动最强，这不难理解。但是d既不是波峰和波峰廉加,乂不是波谷和波谷證加，如何判定其振动强弱？这就要用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整数倍”时振动最强,从图中可以看出,〃是S］、S2连线的中垂线上的一点,到S］、S2的距离相等,所以必然为振动最强点。木题答案应选B、C点评：描述振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是位移。每个质点在振动过程中的位移是在不断改变的，但振幅是保持不变的，所以振动最强的点无论处于波峰还是波谷，振动始终是最强的。【例2】如图所示衣示两列相干水波的叠加情况，图中的实线

6、表示波峰，虚线衣示波谷。设两列波的振幅均为5cm,且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为lm/s和0.5m。C点是BE连线的中点，下列说法中止确的是（）A.C、E两点都保持静止不动B•图示时刻A、B两点的竖直高度差为20cmC.图示时刻C点止处于平衡位置口向水面上运动D.从图示的吋刻起经0.25s,B点通过的路程为20cm解析：由波的干涉知识可知图6中的质点A、B、E的连线处波峰和波峰或波谷和波谷猪加是加强区，过D、F的连线处和过P、。的连线处波峰和波谷證加是减弱区。C、E两点是振动的加强点，不可能静止不动。所以选项A是错误的。在图示时刻，

7、4在波峰，3在波谷，它们振动是加强的，振幅均为两列波的振幅Z和，均为10cm,此时的高度差为20cm,所以B选项止确。E-►VAA、B、C、E均在振动加强区，口在同一条直线上，由题图可知波是由EXA处向A处传播，在图示时刻的波形图线如右图所示，由图可知C点向水而运（'动，所以C选项正确。B波的周期T=A/v=0.5s,经过0.25s,即经过半个周期。在半个周期内，质点的路程为振幅的2倍，所以振动加强点B的路程为20cm,所以D选项止确。点评：关于波的干涉，要止确理解稳尬的干涉图样是表示加强区和减弱区的相对稳尬，但加强区和减弱区还是在做振动，加

8、强区里两列波分别引起质点分振动的方向是相同的，减弱区里两列波分别引起质点分振动的方向是相反的，发生变化的是振幅增大和减少的区别，而H波形图沿着波的传播方向在前进。（