波的衍射和干涉

第十二章机械波4波的衍射和干涉实例1、在水塘里，微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇，会绕过他们继续传播，好象他们并不存在实例2、听其声不见其人。实例3、隔墙有耳波的衍射现象：水波绕过小孔继续传播．一、衍射现象波能绕过障碍物继续传播的现象，叫做波的衍射。衍——展延之意波的衍射——波展延到“影子”区域里的现象。衍射是所有波共有的一种现象，一切波都能发生衍射．同时，它也是波所特有的现象二、发生明显衍射现象的条件结论：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越多，衍射现象越不明显；窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象．水波的衍射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．注意：一切波都能发生衍射，而要发生明显的衍射现象须满足上述条件，当不满足上述条件时，衍射现象仍存在，只不过是衍射现象不明显，不易被我们观察到发生明显衍射现象的条件：小结：1、衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象。2、衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。3、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。4、一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象。5、波传到小孔（或障碍物）时，小孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波在孔或障碍物后传播，于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象。6、当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于能量的减弱，衍射现象不容易观察到。练习：1、以下关于波的衍射的说法，正确的是…………………………………………（）A、波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B、当孔的尺寸比波长小，衍射现象明显C、当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显D、当障碍物的尺寸与波长相差不多时，会发生明显的衍射现象2、下列现象属于波的衍射现象的是……………………………………………（）A、在空旷的山谷里喊叫，可以听到回声B、“空山不见人，但闻人语响”C、“余音绕梁，三日而不绝”D、夏日的雷声有时轰鸣不绝BDB3.关于波的衍射下列说法中正确的是（）A．在衍射现象中，波不是沿直线传播的B．水波碰到障碍物后返回传播的现象属于衍射现象C．横波能发生衍射，而纵波不能发生衍射D．不能发生明显衍射的，必定不是波E．衍射是一切波的特性F．波长跟孔的宽度差不多时能发生明显衍射现象G．波长比孔的宽度小得越多，衍射现象越不明显AEFG4.如图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为波源，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）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的是（）ABCA．挡板前后波纹间距离相等B．此时能明显观察到波的衍射现象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，能更明显地观察衍射现象5.如图所示是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图，情况中水波的频率最大；情况中水波的频率最小。bac题11图（一）波的叠加叠加原理几列波相遇时能够保持各自的运动状态，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。波具有独立性。练习11.从一条弦线的两端，各发生一如图甲所示的横脉冲，它们均沿弦线传播，速度相等，传播方向相反，在它们传播的过程中，可能出现的脉冲波形是图乙中的（）图甲图乙ABD（二）波的干涉1．波的干涉：（1）概念：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做的干涉。(2)、干涉的解释——加强点如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈.(2)、干涉的解释——减弱点如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静．（3）干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。注意：（1）振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱．（2）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的．若两个波源的振动频率和振动步调相同：（1）加强点与两个波源的距离差：△r=r2-r1=Kλ（k=0,±1，±2，±3……）（2）减弱点与两个波源的距离△r=r2-r1=(2k+1)λ/2（k=0,±1，±2，±3……）(4)加强点和减弱点满足的条件练习22．如图中s1和s2是两个相干波源,以s1和s2为圆心的两组同心圆弧分别表示在同一时刻两列波的波峰和波谷,实线表示波峰,虚线表示波谷,a、b、c三点中,振动加强的点是,振动减弱的点是,再过1/2周期,振动加强的点是,振动减弱的点是.2、产生干涉的条件：（1）两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图样。而要产生稳定的干涉现象形成稳定的干涉图样，则需要满足一定的条件。（2）产生干涉的条件：两列波的频率必须相同。注：（只要满足条件）一切波都能发生干涉现象，干涉和衍射一样都是波特有的现象．练习3关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是（）A.任意两列波都能产生稳定干涉现象B.发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零BD小结：1。什么是波的独立性？2。什么是波的叠加原理？3。什么是波的干涉？4。干涉加强点和减弱点满足的条件？5。产生稳定干涉的条件是什么？