鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第3章 机械波第3节 波的干涉和衍射学案

第3节 波的干涉和衍射 学案

【学习目标】

1.知道波的衍射现象和波产生明显衍射的条件

2．了解波的叠加原理

3．知道波的干涉现象和波发生干涉的条件

4．知道一切波都能发生衍射和干涉，衍射和干涉是波特有的现象

一、课前预习单

一、波的衍射

1．定义：波可以______________继续传播，这种现象叫做波的衍射。

2．发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长__________，或者_____   ___。

3．__________都能发生衍射，衍射是波__________的现象。

注意：波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异。

波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向。因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。

二、波的叠加

1．波的独立传播特性：几列波相遇时各自的________、________等运动特征，不受其他波的影响。

2．波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，介质的质点________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________。

三、波的干涉

1．定义：________相同的两列波叠加时，某些区域的振幅_______、某些区域的振幅________，这种现象叫做波的干涉，形成的图样常常叫做________________。

2．产生干涉的两个必要条件是：两列波的________必须相同和两个波源的________必须保持不变。

3．一切波都能发生干涉，干涉是波所________的现象。

注意：1．波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。

2．稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列波的频率相同、相位差恒定。

3．干涉图样及其特点

(1)干涉图样：如图所示。

(2)特点

①加强区和减弱区的位置固定不变。

②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区

与减弱区不随时间变化)。

③加强区与减弱区互相间隔。

4．振动加强点和减弱点

(1)加强点：振动的振幅等于两列波振幅之和，A＝A1＋A2。

(2)减弱点：振动的振幅等于两列波振幅之差，A＝|A1－A2|。

(3)加强点和减弱点的判断

①条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两波叠加时，设点到两波源的路程差为Δx，当Δx＝|x2－x1|＝kλ时为振动加强点；当Δx＝|x2－x1|＝(2k＋1)时为振动减弱点(k＝0,1,2，…)。若两波源振动步调相反，则上述结论相反。

②现象判断法：若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷相遇，该点为加强点，若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点。

二、达标检测单

1．下列关于波的衍射的说法正确的是(　　)

A．衍射是机械波特有的现象

B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显

C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象

D．声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较长

2．关于波的干涉，下列说法正确的是(　　)

A．只有横波才能发生干涉，纵波不能发生干涉

B．只要是两列以上的波，在相遇的区域内都能产生稳定的干涉

C．不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，就能产生稳定的干涉现象

D．干涉是机械波特有的现象

3．两列波相叠加得到了干涉图样，则以下说法正确的是(　　)

A．两列波的频率一定相同

B．两波源振动一定同步

C．振动加强区与振动减弱区交替变化

D．振动加强区与振动减弱区互相间隔

4．如图所示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是波源．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(　　)

A．此时能明显观察到波的衍射现象

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，能更明显地观察到衍射现象

5．已知空气中的声速为340 m/s，现有几种声波：(1)周期为1/20 s；(2)频率为30 Hz；(3)波长为10 m，它们传播时若遇到宽度均为9.5 m的障碍物，能发生明显衍射现象的是(　　)

A．(1)和(2)       B．(2)和(3)

C．(1)和(3)       D．都可以

6．图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(　　)

A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱

B．e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间

C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换

D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰

答案：

1．BD　2．C　3．AD　4．ABC　5．D　6．AD