2019_2020学年高考物理主题2第II部分机械波4波的衍射和干涉学案(必修1)

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1、4 波的衍射和干涉[学科素养与目标要求] 物理观念:1.理解什么是波的衍射现象,知道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.知道形成稳定干涉图样的条件.科学思维:掌握波的干涉图样的特点,会寻找振动加强点、减弱点.科学探究:通过水波的衍射、干涉实验,了解衍射、干涉现象,知道其特点和发生的条件.一、波的衍射1.定义:波可以绕过障碍物继续传播的现象.2.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.3.波的衍射的普遍性:一切波都能发

2、生衍射,衍射是波特有的现象.二、波的叠加原理几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播,在它们重叠的区域里,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矢量和.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.干涉的普遍性一切波都能够发生干涉,干涉是波所特有的现象.1.判断下列说法的正误.(1)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时,才会发生衍射现象.( × )(2)

3、敲击音叉使其发声,然后转动音叉,听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象.( √ )(3)只有频率相同的两列波才可以叠加.( × )(4)在振动减弱的区域,各质点都处于波谷.( × )2.两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2,产生的波在同一介质中传播时,某时刻t形成如图1所示的干涉图样,图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰,虚线表示波谷),在图中标有A、B、C三个点,则振动加强的点是_____,振动减弱的点是_____.图1答案 A、B C解析 方法一 由题图可以知道,A点距波源S1、S2的距离均为1.5λ,即x1=

4、1.5λ,x2=1.5λ,故A到S1、S2的距离差Δx=x1-x2=0;B点距S1的距离为x1=λ,距S2的距离为x2=2λ,故B到S1、S2的距离差Δx=λ;C点距S1的距离为x1=2λ,距S2的距离为x2=1.5λ,故C到两波源S1、S2的距离差为Δx=x1-x2=0.5λ.因为两波源的振动情况完全相同,所以A、B点均为振动加强点,C点为振动减弱点.方法二 由题图可知A点为波峰与波峰相遇,是振动加强点;B点是波谷与波谷相遇,是振动加强点;C点是波峰与波谷相遇,是振动减弱点.一、波的衍射如图所示是一个可观察水波衍射的水波发生槽,振

5、源的频率是可以调节的,槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔,观察水波的传播,也可以在水槽中放置宽度不同的挡板,观察水波的传播.思考下列问题:(1)水波遇到小孔时,会观察到什么现象?依次减小小孔尺寸,观察到的现象有什么变化?(2)当水波遇到较大的障碍物时,会观察到什么现象?当障碍物较小时,会观察到什么现象?答案 (1)水波遇到小孔时,水波能穿过小孔,并能到达挡板后面的“阴影区”,小孔的尺寸减小时,水波到达“阴影区”的现象更加明显.(2)当水波遇到较大的障碍物时,将会返回,当障碍物较小时,波能继续向前传播.1.波的衍射:波绕过障

6、碍物或小孔继续传播的现象.2.关于波的衍射的条件: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.3.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.例1 (多选)如图2所示是观察水波衍射的实验装置.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

7、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2A.此时能观察到波明显的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB扩大,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答案 ABC解析 观察题图可知道孔的尺寸与波长差不多,能观察到波明显的衍射现象,故选项A对;因波的传播速度不变,频率不变,故波长不变,即挡板前后波纹间距离应相等,故选项B对;若将孔AB扩大,且孔的尺寸远大于波长,则可能观察不到明显的衍射现象,故选项C对;若f增大

8、,由λ=,知λ变小,衍射现象变得不明显了,故选项D错.针对训练 如图3所示,在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN,在墙的一侧有一个正在播放男女合唱歌曲的声源O,某人从A点走到墙后的B点,在此过程中,如从衍射的角度来考虑,则会听到(  )

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