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1、第四节波的衍射和干涉本讲稿第一页，共十六页一、波的衍射(1)波的衍射现象首先观察水槽中水波的传播：圆形的水波向外扩散，越来越大。然后，在水槽中放入一个不大的障碍屏，观察水波绕过障碍屏传播的情况。波绕过障碍物的现象，叫做波的衍射。再引导学生观察：在水槽中放入一个有孔的障碍屏，水波通过孔后也会发生衍射现象。看教材中的插图，解释“绕过障碍物”的含义。本讲稿第二页，共十六页(2)发生明显波的衍射的条件在不改变波源的条件下，将障碍屏的孔由较大逐渐变小。可以看到波的衍射现象越来越明显。由此得出结论：障碍物越小，衍射现象越明显障碍物越小，衍射现象越明显。可能的话，在不改变障碍孔的条件下，使水波的波长逐渐变大
2、或逐渐变小。可以看到，当波长越小时，波的衍射现象越明显。由此得出结论：当障碍物的大小与波长相差不多时，当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较明显。波的衍射现象较明显。小结：发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的大小发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多比波长小，或者与波长相差不多。波的衍射现象是波所特有的现象。在生活中，可遇到的波的衍射现象有：声音传播中的“隔墙有耳”现象；在房间中可以接受到收音机和电视信号，是电磁波的衍射现象。本讲稿第三页，共十六页本讲稿第四页，共十六页1.一列水波穿过小孔产生衍射现象，衍射后水波的强度减弱是因为（）A、水波的波长增大 B、水波
3、的周期增大 C、水波的频率减小 D、水波的振幅减小 2.下列说法中正确的是（）A衍射是一切波特有的现象 B对同一列波，障碍物或小孔越小衍射越明显C听到回声是声波的衍射现象 D听到回声是共鸣现象本讲稿第五页，共十六页3.一列水波穿过小孔产生衍射现象，衍射后水波的强度减弱是因为（）A水波的波长增大 B水波的周期增大 C水波的频率减小 D水波的振幅减小4.如图所示，S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有狭缝。此时，测得A点没有振动，为了使A点发生振动，可采用的方法是（）A、增大波源频率 B、减小波源频率 C、将N板向上移动一些 D、将N板向下移动一些本讲稿第六页，共十六
4、页本讲稿第七页，共十六页二、波的干涉观察现象：在水槽演示仪上有两个振源的条件下，单独使用其中的一个振源，水波按照该振源的振动方式向外传播；再单独使用另一个振源，水波按照该振源的振动方式向外传播。现象的结论：每一个波源都按其自己的方式，在介质中产生振动，并能使介质将这种振动向外传播。观察现象：找两个同学拉着一条长橡皮管，让他们同时分别抖动一下橡皮管的端点，则会从两端各产生一个波包向对方传播。当两个波包在中间相遇时，形状发生变化，相遇后又各自传播。现象的结论：波相遇时，发生叠加。以后仍按原来的方式传播。本讲稿第八页，共十六页(1)波的叠加 两列波相遇时，在波的重叠区域，任何一个质点的总位移，都等于
5、两列波分别引起的位移的矢量和。本讲稿第九页，共十六页解释：在介质中选一点P为研究对象，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波峰，则引起P点向上振动；同时，波源2的振动也传播到了P点，若恰好也是波峰，则也会引起P点向上振动；这时，P点的振动就是两个向上的振动的叠加，P点的振动被加强了。(当然，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波谷，则引起P点向下振动；同时，波源2的振动传播到了P点时，若恰好也是波谷，则也会引起P点向下振动；这时，P点的振动就是两个向下的振动的叠加，P点的振动还是被加强了。)本讲稿第十页，共十六页思考：如果希望P点的振动总能被加强，应有什么条件？如果在介
6、质中有另一质点Q，希望Q点的振动总能被减弱，应有什么条件？结论：波源1和波源2的周期应相同。本讲稿第十一页，共十六页(2)波的干涉观察现象：水槽中的水波的干涉。对水波干涉图样的解释中，特别要强调两列水波的频率是相同的，所以产生了在水面上有些点的振动加强，而另一些点的振动减弱的现象，加强和减弱的点的分布是稳定的。本讲稿第十二页，共十六页干涉的定义干涉的定义：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，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉，形成的图样叫做波的干涉图样。介质中某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动；而某点的振动减弱，是指这个质点以较小的振
7、幅振动，这与只有一个波源的振动在介质中传播时，各质点均按此波源的振动方式振动是不同的。本讲稿第十三页，共十六页(3)波的干涉与叠加的关系干涉是一种特殊的叠加。任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同的波的叠加，才有可能形成干涉。干涉是波特有的现象。本讲稿第十四页，共十六页1一个波源在绳的左端发出半个波a，频率为f1，振幅为A1，同时另一个波源在绳的右端发出半个波b，频率为f2，振幅为A2，P为波源的中点，如图1041所示，在下列说法中正确的是（）A两列波同时到达两波源的中点PB两列波相遇时，P点波峰值可达A1+A2C两列波相遇后，各自仍保持原来的波形传播D两列波相遇时，绳子上的波峰可达A1+A2的点只有一点，此时在P点的左侧本讲稿第十五页，共十六页2如图所示，S1和S2是两个相干波源，在图中分别以S1和S2为圆心作出了两组同心圆弧，分别表示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，在图中标出了三个点a,b,c。在这三个点中，哪些点振动加强，哪些点振动减弱？本讲稿第十六页，共十六页