2019-2020年高中物理 第十二章 机械波 12.4 波的衍射和干涉1学案新人教版选修3-4

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1、2019-2020年高中物理第十二章机械波12.4波的衍射和干涉1学案新人教版选修3-4[目标定位]1.知道波的衍射现象，理解波发生明显衍射现象的条件.2.理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果.3.知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动加强点、减弱点的振动情况.4.知道衍射和干涉是波特有的现象．一、波的衍射[问题设计]大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，你能说出是什么原因吗？[要点提炼]1．定义：波可以继续传播的现象．2．产生明显衍射现象的条件：障碍物的尺寸或孔的宽度比波长小或跟波长．3．理解(1)衍射是波特有的现象，一切

2、波都可以发生衍射．(2)波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，“障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多”只是发生明显衍射的条件．(3)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射．(4)波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．二、波的叠加[问题设计]你知道“风声、雨声、读书声，声声入耳”体现了波的什么性质吗？[要点提炼]1．波的独立传播特性：几列波相遇时各自的波长、频率等运动特

3、征，不受其他波的影响．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．三、波的干涉[问题设计]如图1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MN方向走来，他听到的声音会有什么变化？为什么？图1[要点提炼]1．干涉的定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅，某些区域的振幅减小，而且振幅的区域和振幅减小的区域相互间隔，这种现象叫波的干涉，所形成的图样叫做干涉图样．2．干涉的条件：两列波的频率，振动方向在同一直线上，恒定．3．加强点(区)和减弱点(区)(

4、1)加强点：质点振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2.(2)减弱点：质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A＝

5、A1－A2

6、，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零．(3)判断加强点和减弱点的方法①条件判断法振动频率相同、振动情况相同的两列波叠加时．某点到两列波的路程差为Δx＝

7、x2－x1

8、＝kλ时为振动加强点；当Δx＝(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．②现象判断法若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷叠加，该点为加强点；若总是波峰与波谷叠加，则为减弱点．4．干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图2

9、所示．图2(2)特征①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).②振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅小)，但其位移随时间发生变化．③加强区与减弱区互相间隔且位置固定不变．一、波的衍射例1如图3所示是观察水面波衍射的实验装置．AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是()图3A．此时能观察到波的明显的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，

10、有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象二、波的叠加例2如图4所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是下列选项中的()图4三、波的干涉例3如图5所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时产生的干涉图样．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示波谷，下列说法正确的是()图5A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱B．e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波

11、谷的点将位于波峰例4波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2m，如图6所示．两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：图6(1)简谐横波的波长；(2)O、A间合振动振幅最小的点的位置．1.(波的衍射)下列现象属于波的衍射现象的是()A．“隔墙有耳”B．“空山不见人，但闻人语响”C．“余音绕梁，三日不绝”D．夏日雷声轰鸣不绝2．(波的衍射和叠加)关于波的衍射和叠加，下列说法正确的是()A．衍射和叠加是机械波特有的现象B．对同一列波，缝或孔、障碍物尺寸越小，衍射现象

12、越明显C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D．两列波