波干涉和衍射

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1、§12.4波的干涉和衍射2012/5/19★新课标要求（一）知识与技能1．知道什么是波的干涉、衍射现象。2．知道波发生明显衍射现象的条件及发生稳定干涉的条件。3．知道干涉、衍射是波的特有现象。（二）过程与方法能够运用衍射条件进行判断。（三）情感、态度与价值观了解波的衍射在生活中的应用，感受物理与生活之间的联系。★教学过程（一）引入新课大家都熟悉“闻其声不见其人”、“隔墙有耳”等现象，声音为什么没有被障碍物挡住？“风声、雨声、读书声”为什么没有相互干扰，而是声声入耳呢？要了解这些现象的原理，必须学习本节内容——波的干涉和衍射。（二）进行新课

2、一、波的衍射在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播，好象它们并不存在一样；水波通过桥洞时，也会绕过桥墩继续向前传播。这些都是衍射现象。1.波的衍射(1)定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。【演示】在水波槽里放一个小挡板，让波源发出的圆形波遇到小挡板，将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。现象：水波绕过小挡板继续传播。将小挡板换成长挡板，重新做实验。现想：水波不能绕到长挡板的背后传播。这个现象说明什么？结论：发生衍生的条件与障碍物的大小有关。(2)说明：①衍射是波特有的现象，一切波

3、都会产生衍射现象。②衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。③区分“明显与不明显”和“观察到与观察不到”。2.产生明显衍射现象的条件【演示】在水波槽里放两块小挡板，当中留一狭缝，观察波源发出的水波通过窄缝后怎样传播。(1)保持水波的波长不变，该变窄缝的宽度（由窄到宽），观察波的传播情况有什么变化。将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。观察到的现象：在窄缝的宽度跟波长相差不多的情况下，发生明显的衍射现象。水波绕到挡板后面继续传播。（投影课本图12.5-1甲）在窄缝的宽度比波长大得多的情况下，波在挡板后面的传播就如同光线沿直线传播一样，在挡板

4、后面留下了“阴影区”。（投影课本图12.5-1乙）(2)保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长（由小到大），将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。可以看到：在窄缝不变的情况下，波长越长，衍射现象越明显。将课本图12.5-2中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上（如图所示），它们是做衍射实验时拍下的照片。甲中波长是窄缝宽度的3/10，乙中波长是窄缝宽度的5/10，丙中波长是窄缝宽度的7/10。通过对比可以看出：窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象。窄缝宽度比波长大得多时，衍射现象越不明显。窄缝宽度与波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象。

5、结论：发生明显衍射现象的条件：只有缝、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。(1)障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件。(2)一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象。“闻其声不见其人”，因为声波波长范围是1.7cm～17m之间，可见光的波长范围约在0.4μm～0.7μm之间。(3)波传到小孔(或者障碍物)时，小孔(或者障碍物)仿佛是一个新的波源，由它发出原来同频率的波(称为子波)，在小孔(或者障碍物)后传播，于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象。(

6、4)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于能量减弱，衍射现象不易观察到。(5)挡板前后(即衍射前后)波长、频率、波速均不变。二、波的叠加教师：前面研究的波的衍射现象，是从波源发出的一列波的传播特性。在实际情况中，常可看到几列波同时在介质中传播。那么，两列或几列波在介质中相遇时，将会发生什么现象呢？[设问]把两块石子在不同的地方投入池塘的水中，就有两列波在水面上传播，两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，都改变原来的运动状态呢？[演示]取一根长绳，两位同学在这根水平长绳的两端分别向上抖动一下，学生观察现象。［学生叙述现象］现象

7、一：抖动一下后，看到有两个凸起状态在绳上相向传播。现象二：两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形跟相遇前一样.［教师总结］两列波相遇后，每列波都像相遇前一样，保持各自原来的波形，继续向前传播，这是波的独立传播特性。［多媒体模拟绳波相遇前和相遇后的波形］相遇前1212相遇后21[教师]刚才，通过实验，我们知道了两列波在相遇前后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响，那么在两列波相遇的区域里情况又如何呢？[多媒体模拟绳波相遇区的情况]［教师总结］在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波

8、分别引起的位移的矢量和。当两列波在同一直线上振动时，这两种位移的矢量和简化为代数和，这叫做波的叠加原理。1．波的独立传播特性两列波相遇后，每列波都像相遇前一样，保持各自原来的波形，继续向前传播