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1、物理物理选修选修3-4 人教版人教版新课标导学新课标导学新课标导学新课标导学第 十 二 章机械波机械波第四节波的衍射和干涉第四节波的衍射和干涉学学 习习 目目 标标知道波的衍射知道波的衍射现现象及衍射条件象及衍射条件知道衍射是波特有的知道衍射是波特有的现现象象知道两列波叠加的位移知道两列波叠加的位移规规律律理解波的干涉理解波的干涉现现象及象及产产生干涉的条件生干涉的条件知道波的干涉知道波的干涉现现象是波特有的象是波特有的现现象象知 识 导 图1 1课课前前预预习习2 2课课内内探探究究3 3素素养养提提升升4 4课课堂堂达达标标5 5课课 时时 作作 业业课课 前前 预预 习习1定义波可以绕过
2、_继续传播的现象。2实验及现象(1)实验装置：在水槽里放两块挡板，中间留一个_。(2)现象：狭缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿_传播一样，挡板后面产生“_”。狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时：水波_挡板后面继续传播。3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_，或者比波长_时，才能观察到明显的衍射现象。知识点知识点 1波的衍射波的衍射障碍物障碍物 狭缝狭缝 直线直线 阴影区阴影区 绕到绕到 相差不多相差不多 更小更小 1波的独立传播特性两列波相遇后，每列波仍象相遇前一样，保持各自_，继续向前传播。(如图所示)知识点知识点 2波的叠加波的叠加原来的波形原来的波
3、形 2波的叠加原理在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与_，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的_，当两列波振动方向在同一直线上时，这两个位移的矢量和在选定正方向后可简化为_。两个振动两个振动 矢量和矢量和 代数和代数和 1干涉现象频率相同的两列波叠加，使某些区域的_，使某些区域的_，并且振动加强和振动减弱的区域_，这种现象叫波的干涉，形成的图样叫波的干涉图样。2两列波产生稳定干涉的条件两列波的_必须相同。两个波源的_必须保持不变。3波的干涉和衍射都是波所特有的现象一切波都能够发生_和_现象；反之能够发生_和_现象的，一定是波。知识点知识点 3波的干涉波的干涉振动加强振动加强 振动减弱振
4、动减弱 互相间隔互相间隔 频率频率 相位差相位差 干涉干涉 衍射衍射 干涉干涉 衍射衍射 判一判(1)“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象。()(2)敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象。()(3)只有频率相同的两列波才可以叠加。()(4)在两列波重叠的区域里，任何一个质点的位移都等于原来位移的2倍。()(5)一切波都能发生衍射现象。()(6)产生干涉的一个必要条件是，两列波的频率必须相同。()预习反馈预习反馈解析：蟋蟀是依靠一双翅膀的振动发声，两翅膀的振动频率、振幅相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域。B 答案：声波在空气中的波长较长，可以跟一般障碍物的
5、尺寸相比拟，很容易发生衍射现象，绕过障碍物传入人耳。而光波由于波长很短，障碍物或孔的尺寸远大于光的波长，不能绕过障碍物发生衍射，所以只能听到声音而看不到说话的人。课课 内内 探探 究究提示：这是声波的衍射现象。声波在传播过程中遇到障碍物时，可以绕过障碍物继续传播。探究一对波的衍射现象的理解探究一对波的衍射现象的理解1生活中常见的波的衍射现象(1)声波：声波的波长在1.7 cm17 m之间，与一般障碍物的尺寸相比差不多，或比其大，故声波的衍射现象极为明显。(2)水波：水面上传播的波能够越过水面上的芦苇、小石块等障碍物，都是典型的水波的衍射现象。(3)无线电波：在房间中可以接收到收音机和电视信号，
6、是电磁波的衍射现象。2对明显衍射发生条件的理解(1)波的衍射是波在传播过程中所具有的特征之一，衍射是否明显，通常的衡量就是孔或缝的宽度d与波长的比值，比值越小，衍射现象相对越明显。(2)孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系仅是衍射能否明显发生的条件，波的衍射没有条件。(3)明显衍射发生时，并不一定能清楚地感受到，如当孔远远小于水波波长时，衍射应当非常明显，但因孔很小，单位时间内通过的能量很小，又分布到很大的区域上，水波非常弱，将看不清楚。特特别别提提醒醒：(1)衍衍射射是是波波所所特特有有的的现现象象，一一切切波波都都会会产产生生衍衍射射现现象象，只只有有明明显和不明显的差异。显和不明显的差
7、异。(2)凡能发生衍射现象的就是波。凡能发生衍射现象的就是波。解题指导：波能发生明显衍射的条件是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。在同种介质中，波速确定，当改变波的频率时，也改变了波长的大小。解析：波发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相差不多，或者比波长更小，所以要使P点振动起来，有两种方法：一是减小孔的尺寸；二是增大波的波长。由vf可知，水波的波速一定，减小波源的频率可以增大水波的波长。故使挡板左边的振动传到P处可以采用的方法是N板上移，或减小波源振动的频率。答案：N板上移或减小波源振动频率。解析：波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象称为波的衍射。C与衍射
8、现象相符。C 提示：声音忽强忽弱，因为声波发生了干涉现象。探究二对波的叠加与波的干涉现象的理解探究二对波的叠加与波的干涉现象的理解1波的独立传播几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播。即各自的波长、频率等保持不变。2波的叠加波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大(如图甲所示)。两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小(如图乙所示)。3干涉条件(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，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振
9、动方向在同一直线上、相位差恒定。如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点。因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。(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关于加强点(区)和减弱点(区)(1)加强点：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，AA1A2。(2)减弱点：在某些点两列波引起的振动始终相互削弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A|A1A2|，若两列波振幅相同，质点
10、振动的合振幅就等于零，水面保持平静。5干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图所示(2)特征：加强区和减弱区的位置固定不变。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)。加强区与减弱区互相间隔。特别提醒：(1)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，有的时刻位移也为零。只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈。(2)振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差。如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止。BC 解题指导：除了波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇是振动加强点，同样只要在振动加强
11、区域的点都是振动加强点，对于振动减弱点也一样，振动加强点(或振动减弱点)在任何时刻振动都是加强(或减弱)。解析：该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，这不难理解。但是d既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，如何判定其振动强弱？这就要用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整数倍”时振动最强，从图中可以看出，d是S1、S2连线的中垂线上的一点，到S1、S2的距离相等，所以必然为振动最强点。C 解析：根据干涉特点知，两相干波源的距离差为波长的整数倍时，此点为振动增强点，而消除噪声不能加强，故A、B错误；距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，本题为消除噪音，要减弱振动，所以C正确D错误。素素 养养 提提 升升干涉与衍射的研究对象不同，从形式上看，衍射是波绕过障碍物继续传播的现象，而波的干涉是两列波的叠加；干涉图样与衍射图样不同，干涉图样中有间隔均匀的加强、减弱区，而衍射图样相当于从衍射孔处有一个新的波源。波的衍射与干涉现象的比较波的衍射与干涉现象的比较解析：图(a)中可以看出只有一条狭缝是一列波的传播，水波发生明显的衍射；图(b)中有两个振源，是两列波的传播，在重叠区域，有些区域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象，故选项D正确。D