学 习 目 标 1、理解什么是波的衍射现象,明白衍射是波特有的现象。 2、明白波发生明显衍射的条件、(重点) 3。理解波的叠加原理,明白波的干涉是一种特别的叠加现象、 4、理解形成稳定干涉图样的条件、(难点) 波的衍射 错误! １、定义
波能够绕过障碍物接着传播,这种现象叫做波的衍射、
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、一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象、 错误!
1、孔的尺寸比波长大得多时就可不能发生衍射现象。(×) 2、孔的尺寸比波长小能观察到明显的衍射现象、(√) 3、超声波比普通声波的波长小。(√) 错误!
1、只有当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时,才能发生波的衍射现象不？ 【提示】 障碍物或狭缝的尺寸大小,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、衍射是波特有的现象,一切波都会发生衍射现象、
２。是否孔的尺寸越小,衍射现象越容易观察?
【提示】 不是、当孔的尺寸特别小时,衍射波的能量特别弱,实际上特别难观察到波的衍射、
错误!
1。衍射是波特有的现象,一切波都能够发生衍射、凡能发生衍射现象的都是波、 2、波的衍射总是存在的,只有“明显”与“不明显”的差异,波长较长的波容易发生明显的衍射现象。
3、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、
1、一列波在传播过程中通过一个障碍物,发生了一定程度的衍射,以下哪种情况能够使衍
知 识 脉 络 射现象更明显( )
A、增大障碍物的尺寸 B、减小波的频率 C、缩小障碍物的尺寸 Ｄ、增大波的频率
E、缩小障碍物的尺寸,同时减小波的频率
【解析】 波在介质中传播时波速是由介质决定的,与波的频率无关,因此改变波的频率可不能改变波速,但由v=λｆ可知,当波速一定时,减小频率则波长增大、而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多,要使衍射现象变得明显,能够通过缩小障碍物的尺寸,同时增大波长即减小波的频率来实现,BCE选项正确、
【答案】 BCE
２、图１2、4。1分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(A、B、Ｃ图)或障碍物(D,E图),其中能发生明显衍射现象的有( ) 【导学号:235７006２】
图12。４。1
【解析】 图B、Ｃ中小孔与波长相差不多,能发生明显衍射,图Ｅ中障碍物与波长相差不多,能发生明显衍射。
【答案】 BCE
衍射现象的两点提醒
(1)障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件,而是发生明显衍射的条件,波长越大越易发生明显衍射现象、
(2)当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分突出,但衍射波的能量特别弱,也特别难观察到波的衍射。
波的干涉 错误!
1、波的叠加原理
(1)波的独立传播:几列波相遇时能够保持各自的运动特征,接着传播。即各自的波长、频率等保持不变。
(２)波的叠加:在几列波重叠的区域里,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。
２。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,而且振幅加大的区域和振幅减小的区域相互间隔,这种现象叫波的干涉,所形成的图样叫做干涉图样、
(2)干涉条件:两列波的频率必须相同;两个波源的相位差必须保持不变、 (3)一切波都能发生干涉,干涉是波特有的现象、 错误!
1。两列波相叠加就能形成稳定的干涉图样、(×)
2、在操场上不同位置听到学校同一喇叭的声音大小不同,是声波的干涉现象、(×) 3、两个人一起说话,可不能发生干涉现象、(√) 错误!
１、敲击音叉使其发声,然后转动音叉,为什么听到声音忽强忽弱？
【提示】 这是声波的干涉现象。音叉的两股振动频率相同,如此,两列频率相同的声波在空气中传播,有的区域振动加强,有的区域振动减弱,因此听到声音忽强忽弱、
2、有人说在波的干涉图样中,加强点就是位移始终最大的点,减弱点就是位移始终为零的点,这种说法对不?
【提示】 这种说法不正确、在干涉图样中的加强点是以两列波的振幅之和为振幅做振动的点,某一瞬时振动位移估计是零。同理,减弱点是以两列波的振幅之差为振幅做振动的点,它的位移不一定始终为零。
错误!
1、波的独立传播特性
两列波相遇后,每列波将保持各自原来的波形接着向前传播,互相可不能发生干扰、 如图１２、4。2甲、乙所示,在同一直线上,向右传播的波１和向左传播的波2,相遇以后,各自依然依照相遇前的波速、振幅、频率,接着沿着各自的方向传播,可不能因为相遇而发生任何变化,也就是说相互可不能因相遇而发生干扰、
图12-4、2
2、对波的干涉现象的理解
(１)波的叠加是无需条件的,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、相差恒定,假如两列波的频率不相等,在相遇的区域里不同时刻各质点叠加的结果都不相同,看不到稳定的干涉图样、
(3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的,明显的干涉图样除了满足相干条件外,还必须满足两列波振幅差别不大。振幅越是接近,干涉图样越明显、
(4)振动加强的点和振动减弱的点始终以振源的频率振动,其振幅不变(若是振动减弱点,
振幅可为0),但其位移随时间发生变化。
(5)振动加强的点的振动总是加强,但并不是始终处于波峰或波谷,它们都在平衡位置附近振动,有的时刻位移为零。
(6)振动减弱的点的振动始终减弱,位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差,振幅为两列波的振幅之差、假如两列波的振幅相同,则振动减弱点总是处于静止状态,并不振动、
3。干涉图样及其特征
(1)干涉图样:如图12。4、３所示、
图1２-4、3
(2)特征:
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、
3、当两列水波发生干涉时,假如两列波的波峰在Ｐ点相遇,下列说法正确的是( ) Ａ、质点P的振动有时是减弱的 B、质点P的振动始终是加强的 C、质点P的振幅最大 Ｄ、质点P的位移始终最大 Ｅ、某时刻质点P的位移估计为零
【解析】 P点是两列波的波峰的相遇点,故其振动始终是加强的,A错误,B正确;质点P处于振动加强区,振幅最大,C正确;关于某一个振动的质点,位移是会随时间变化的,D错误;质点振动到平衡位置时,位移为零,Ｅ正确、
【答案】 BＣE
4、图1２。4。4所示是水波干涉的示意图,S1、Ｓ２是两波源,A、D、B三点在一条直线上,两波源的频率相同,振幅相等,则下列说法正确的是( )【导学号:235７0０63】
图12-4。4
A、Ａ点一会儿在波峰,一会儿在波谷 Ｂ、B点一会儿在波峰,一会儿在波谷 C。Ｃ点一会儿在波峰,一会儿在波谷 D、Ｄ点一会儿在波峰,一会儿在波谷 Ｅ、质点Ｄ的位移始终是零
【解析】 在波的干涉中,振动加强区域里的质点总在自己的平衡位置两侧做简谐振动,
只是质点的振幅较大,为Ａ1＋A２、本题中由于A１＝Ａ２,故振动减弱区的质点并不振动,而此时A点是波峰与波峰相遇,B点是波谷与波谷相遇,都是加强点,又因为A、Ｄ、B三点在一条振动加强线上,这条线上任一点的振动都是加强的,故此三点都为加强点,且都是一会儿在波峰,一会儿在波谷、而C点是波峰与波谷相遇点,是减弱点,不振动、
【答案】 AＢＤ
5、如图１2。４。5所示,波源S１在绳的左端发出频率为f１,振幅为Ａ1的半个波形ａ,同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2,振幅为Ａ2的半个波形b,且f1＜ｆ２,P为两个波源连线的中点、已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定、下列说法正确的是( )
图1２-4、5
A、两列波比较,a波将先到达P点 Ｂ。两列波同时到达Ｐ点
C。两列波在P点叠加时,P点的位移最大可达Ａ1＋A2 D、ｂ的波峰到达P点时,a的波峰还没有到达Ｐ点
E、两列波相遇时,绳上位移可达A1＋Ａ2的点只有一个,此点在P点的左侧
【解析】 因两波波速相等,故两列波能同时到达P点,A错误,B正确;因f1〈f２,由λ＝
ｖf
可知,λ1〉λ2,故当两列波同时到达Ｐ点时,a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离Ｐ点的距离大,因此两波峰不能同时到达P点,两波峰应相遇在Ｐ点左侧,此位置对应的位移为Ａ1＋A2,位移最大,综上所述,C错误,D、E正确、
【答案】 BＤE
判断振动加强和减弱的常用方法
１、条件判断法
振动频率相同、振动步调完全相同的两波源的波叠加时,设某点到两波源的距离差为Δ
ｒ。
(1)当Δr=k·λ(ｋ=0,1,2,…)时为加强点、
(２)当Δｒ＝(2k+１)·λ／2时为减弱点(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;若某点总是波峰与波谷相遇,则为减弱点、
１
若某点是平衡位置和平衡位置相遇,则让两列波再传播Ｔ,看该点是波峰和波峰(波谷
4与波谷)相遇,依然波峰和波谷相遇,从而判断该点是加强点依然减弱点。
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