高中物理 第十二章 机械波 第4课时 波的衍射和干涉学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP专享VIP免费

第4课时波的衍射和干涉[研究选考·把握考情]知识内容波的衍射和干涉考试要求加试b教学要求1.知道波的衍射现象和波产生明显衍射的条件2.知道一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象3.了解波的叠加原理4.知道波的干涉现象和波发生干涉的条件5.知道一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象6.经历波的衍射研究过程，体会波的传播特征7.经历波的干涉研究过程，体会波的传播特征8.理解干涉现象中振动加强与减弱的意义说明不要求定量计算有关波的干涉问题知识点一波的衍射[基础梳理]1.定义：波可以绕过障碍物继续传播，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相差不多，或者比波长更小。3.一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。[要点精讲]1.衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。2.波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，“障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多”只是发生明显衍射的条件。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。【例1】如图1所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图象，从图象可知()图1A.B侧波是衍射波B.A侧波速与B侧波速相等C.减小挡板间距离，衍射波的波长将减小D.增大挡板间距离，衍射现象将更明显解析小孔是衍射波的波源，A侧是衍射波，A错误；在同一种介质中，波速相等，故B正确；根据波速、波长和频率的关系式v＝λf，由于波速和频率不变，故波长不变，故C错误；波长越长越容易发生衍射现象，与波的频率和振幅没有关系，在波长无法改变的情况下可以减小挡板间距，故D错误。答案B知识点二波的叠加[基础梳理]1.波的独立传播特性：几列波相遇时各自的波长、频率等运动特征，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。[即学即练]波源在绳的左端发出半个波①，频率为f1，振幅为A1；同时另一波源在绳右端发出半个波②，频率为f2(f2＞f1)，振幅为A2，P为绳的中点，如图2所示，下列说法正确的是()图2A.两列波同时到达P点B.两列波相遇时P点波峰值可达到A1＋A2C.两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播D.因频率不同，这两列波相遇不能叠加解析因P为绳的中点，故两列波同时到达P点，A正确；因f2＞f1，故λ2＜λ1，当①的波峰传至P点时，②的波峰已过了P点，即两波峰在P点不会相遇，根据波的叠加原理，P点的波峰值不会达到A1＋A2，选项B错误，选项C正确；因波的叠加没有条件，故选项D错误。答案AC知识点三波的干涉[基础梳理]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，这种现象叫做波的干涉，形成的图样常常叫做干涉图样。2.产生干涉的两个必要条件是：两列波的频率必须相同和两个波源的相位差必须保持不变。3.一切波都能发生干涉，干涉是波所特有的现象。[要点精讲]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3所示。图3(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。【例2】两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2，产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图4所示的干涉图样，图样中两波源S1...