浙江省2018-2019版高中物理 第十二章 機械波 第4課時 波的衍射和干涉課件 新人教版選修3-4.ppt

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第4課時波的衍射和干涉,[研究選考把握考情],知識點一波的衍射,[基礎梳理],1.定義：波可以____________繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。2.發(fā)生明顯衍射的條件：縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長___________，或者_____________。3._________都能發(fā)生衍射，衍射是波_____的現(xiàn)象。,繞過障礙物,相差不多,比波長更小,一切波,特有,1.衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射。2.波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異，“障礙物或孔的尺寸比波長小或跟波長差不多”只是發(fā)生明顯衍射的條件。3.波傳到小孔(障礙物)時，小孔(障礙物)仿佛一個新波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向。因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況。,[要點精講],【例1】如圖1所示是利用發(fā)波水槽觀察到的水波衍射圖象，從圖象可知(),A.B側波是衍射波B.A側波速與B側波速相等C.減小擋板間距離，衍射波的波長將減小D.增大擋板間距離，衍射現(xiàn)象將更明顯解析小孔是衍射波的波源，A側是衍射波，A錯誤；在同一種介質(zhì)中，波速相等，故B正確；根據(jù)波速、波長和頻率的關系式v＝λf，由于波速和頻率不變，故波長不變，故C錯誤；波長越長越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，與波的頻率和振幅沒有關系，在波長無法改變的情況下可以減小擋板間距，故D錯誤。答案B,圖1,知識點二波的疊加,1.波的獨立傳播特性：幾列波相遇時各自的_____、_____等運動特征，不受其他波的影響。2.波的疊加原理：在幾列波重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點_____參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的________。,[基礎梳理],波長,頻率,同時,矢量和,[即學即練],波源在繩的左端發(fā)出半個波①，頻率為f1，振幅為A1；同時另一波源在繩右端發(fā)出半個波②，頻率為f2(f2＞f1)，振幅為A2，P為繩的中點，如圖2所示，下列說法正確的是(),圖2,A.兩列波同時到達P點B.兩列波相遇時P點波峰值可達到A1＋A2C.兩列波相遇再分開后，各自保持原波形傳播D.因頻率不同，這兩列波相遇不能疊加,解析因P為繩的中點，故兩列波同時到達P點，A正確；因f2＞f1，故λ2＜λ1，當①的波峰傳至P點時，②的波峰已過了P點，即兩波峰在P點不會相遇，根據(jù)波的疊加原理，P點的波峰值不會達到A1＋A2，選項B錯誤，選項C正確；因波的疊加沒有條件，故選項D錯誤。答案AC,知識點三波的干涉,1.定義：_______相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的振幅_______、某些區(qū)域的振幅_______，這種現(xiàn)象叫做波的干涉，形成的圖樣常常叫做__________。2.產(chǎn)生干涉的兩個必要條件是：兩列波的_____必須相同和兩個波源的_______必須保持不變。3.一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波所_____的現(xiàn)象。,[基礎梳理],頻率,加大,減小,干涉圖樣,頻率,相位差,特有,[要點精講],1.波的疊加是無條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會疊加。2.穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列波的頻率相同、相位差恒定。3.干涉圖樣及其特點(1)干涉圖樣：如圖3所示。,圖3,4.振動加強點和減弱點(1)加強點：振動的振幅等于兩列波振幅之和，A＝A1＋A2。(2)減弱點：振動的振幅等于兩列波振幅之差，A＝|A1－A2|。,(2)特點①加強區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變。②加強區(qū)始終加強，減弱區(qū)始終減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化)。③加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔。,【例2】兩個頻率、振動方向、初始相位均相同的波源S1、S2，產(chǎn)生的波在同一介質(zhì)中傳播時，某時刻t形成如圖4所示的干涉圖樣，圖樣中兩波源S1、S2同時為波谷(實線表示波峰，虛線表示波谷)，在圖中標有A、B、C三個點，則振動加強的點是________，振動減弱的點是________。,圖4,解析方法一由題圖中可以知道，A點距波源S1、S2的距離均為1.5λ，即x1＝1.5λ，x2＝1.5λ，故A到S1、S2的距離差Δx＝x1－x2＝0；B點距S1距離為x1＝λ，距S2距離為x2＝2λ，故B到S1、S2的距離差Δx＝λ；C點距S1的距離為x1＝2λ，距S2的距離為x2＝1.5λ，故C到兩波源S1、S2的距離差為Δx＝x1－x2＝0.5λ。,因為兩波源的振動情況完全相同。所以A、B點均為振動加強點，C點為振動減弱點。方法二由題圖可知A點為波峰與波峰相遇，是振動加強點；B點是波谷與波谷相遇，是振動加強點；C點是波峰與波谷相遇，是振動減弱點。答案A、BC,1.音箱裝置布網(wǎng)既美觀又能阻止灰塵進入音箱內(nèi)部，但是它又有不利的一面，對于音箱發(fā)出的聲音來說，布網(wǎng)就成了障礙物，它阻礙了聲音的傳播，造成了聲音的失真。有的生產(chǎn)廠家就把布網(wǎng)安裝上子母扣，這樣聽音樂時就可以將布網(wǎng)卸下來，從而獲得真實的聽覺效果，聽同樣的音樂時，不卸下布網(wǎng)跟卸下布網(wǎng)相比較，你認為聲音損失掉的主要是()A.高頻成分B.低頻成分C.中頻成分D.不能確定,解析當聲音從音箱發(fā)出遇到布網(wǎng)這一障礙物時，若聲波的波長比布網(wǎng)的直徑大或者和它差不多時，就可以發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，這樣布網(wǎng)就不能阻擋這部分聲波，布網(wǎng)可以阻擋波長比它的直徑小得多的聲波，即聲音的高頻成分，所以選項A正確。答案A,2.如圖5示，沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長均相等，當它們相遇時可能出現(xiàn)的波形是下圖中的(),圖5,解析當兩列波的前半個波(或后半個波)相遇時，根據(jù)波的疊加原理，在前半個波(或后半個波)重疊的區(qū)域內(nèi)所有的質(zhì)點振動的合位移為零，而兩列波的后半個波(或前半個波)的波形保持不變，所以選項B正確；當兩列波完全相遇時(即重疊在一起)，由波的疊加原理可知，所有質(zhì)點振動的位移均等于每列波單獨傳播時引起的位移的矢量和，使得所有的質(zhì)點振動的位移加倍，所以選項C是正確。答案BC,3.水槽中步調(diào)相反的波源S1、S2發(fā)出兩列波長相等的水波，設某一時刻P點恰好是兩波谷相遇，則()A.這兩列波能發(fā)生干涉B.P點始終在波谷C.P是振動加強點D.P的位移有時可為零,答案ACD,4.如圖6所示，S1、S2為兩個振動情況完全一樣的波源，兩列波的波長都為λ，它們在介質(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，S1、S2在空間共形成6個振動減弱的區(qū)域(圖中虛線處)，P是振動減弱區(qū)域中的一點，從圖中可看出(),圖6A.P點到兩波源的距離差等于2λB.P點始終不振動,C.P點此時刻振動最弱，過半個周期后，振動變?yōu)樽顝奃.當一列波的波峰傳到P點時，另一列波的波谷也一定傳到P點解析振動減弱點到兩波源距離差等于半波長的奇數(shù)倍，A錯誤；兩波源振動情況相同，故P點振幅為零，B正確，C錯誤；在P點合位移為零，故其中一列波的波峰傳播到P點時，另一列波的波谷也傳播到P點，D正確。答案BD,