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《高中物理12.4波的干涉和衍射学案新人教版选修》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、12.4波的干涉和衍射学案【学习目标】1、知道波的干涉和衍射现象2、掌握波的叠加3、理解波产生稳定干涉现象的条件4、理解波产生明显衍射现象的条件教学重点：波的叠加、波的衍射及发生波的干涉、衍射的条件。教学难点：对稳定的波的干涉图样的理解。【知识梳理】1、波的干涉（1）波的叠加原理：大量研究表明，波在相遇时仍然能够保持各自的运动状态继续传播，在相遇的区域里，介质内部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到达该处引起的位移的叠加，相遇的波一旦脱离接触又会按照原来的运动状态继续传播。分析：在介质中
2、选一点P为研究对象，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波峰，则引起P点向上振动；同时，波源2的振动也传播到了P点，若恰好也是波峰，则也会引起P点向上振动；这时，P点的振动就是两个向上的振动的叠加，P点的振动被加强了。(当然，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波谷，则引起P点向下振动；同时，波源2的振动传播到了P点时，若恰好也是波谷，则也会引起P点向下振动；这时，P点的振动就是两个向下的振动的叠加，P点的振动还是被加强了。)用以上的分析，说明什么是振动被加强。（2）波的干涉振动频率相同和振动
3、方向相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，稳定分部的这种现象叫波的干涉，形成的图样叫做波的干涉图样。cS1S2abd我们可以用波的叠加原理来解释。①振动加强位置公式：d1=s1-s2=±nλ(n=0、1、2、3……)②振动减弱位置公式：d2=s1-s2=±（2n+1）λ/2(n=0、1、2、3……)（3）干涉条件：这样就形成振动加强区与振动减弱区相间隔而存在的稳定的干涉图样。因此，波的干涉条件为：只有频率和振动方向相同的波才可能互相干涉。(3)波的干涉与叠加
4、的关系：任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同、振动方向相同的波的叠加，才能形成干涉。2、波的衍射（1）定义：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象，叫做波的衍射(2)发生明显波的衍射的条件：障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多。【典型例题】【例1】如图5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的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有图5A.该时刻a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.该时刻
5、a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强C.a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的D.再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱解：该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，这不难理解。但是d既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，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，d是S1、S2连线的中垂线上的一点，到S1、S2的距离相等，所以必然为振动最强点。 描述振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是位移。每个
6、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。本题答案应选B、C图6【例2】如图6两个正弦波沿同一条直线向相反方向传播，在相遇阶段，波形将怎样变化？解：根据波的独立传播原理和叠加原理可作出如右图形。点评：独立传播原理：几列波相遇时，能够保持各自的运动状态继续传播，不互相影响。叠加原理：介质质点的位移、速度、加速度都等于几列波单独转播时引起的位移、速度、加速度的矢量和。【自我检测】1.下列叙述中正确的是A.有声源的振动就一定能产生声音B.声波可以反射,
7、也可以产生干涉和衍射C.声波由空气传入水中时波速变大D.声波在弹性介质中传播速度与其频率无关〔〕2.已知空气中声波的传播速度是340m/s.现有几列声波,它们在传播时,若遇到宽度约为12m的障碍物,其中衍射现象最明显的是A.T=0.05sB.f=200HzC.λ=10mD.f=2×104Hz〔〕ba3.图中在波的传播方向上两质点a、b相距1.05m,当质点a达到向上最大位移时,质点b恰好离开平衡位置向上运动,若波的频率为200Hz,则该波的传播速度不可能为A.280m/sB.168m/sC.140m/sD.120m/
8、s〔〕QPS4.图中S为上、下振动的波源,振动频率为100Hz,产生的横波左、右传播,波速为80m/s,已知,P、Q两质点距波源的距离SP=17.4m,SQ=16.2m,当S经过平衡位置向上振动时,P、Q两质点的运动方向是A.P向上运动,Q向下运动B.P向下运动,Q向上运动C.都向下运动D.P处于波峰,Q处于波谷〔〕t/s000.50.5甲乙t
