高中物理 第十二章 机械波 4 波的衍射和干涉 4.1 波的衍射课堂互动学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP免费

4.1波的衍射课堂互动三点剖析1.波的衍射的定义及发生明显衍射现象的条件(1)衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象，当波碰到障碍物时，衍射现象总是存在的，只是有的明显有的不明显而已。平常见到的某些波，用肉眼直接观察，几乎看不到衍射现象，并不是没发生衍射现象，只是太不明显，这是由于障碍物太大的缘故，实验事实表明，对同一列波而言，障碍物或孔的尺寸越小衍射越明显。(2)发生明显衍射的条件障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多。①障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件。一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象。②波传到小孔(或障碍物)时，小孔(或障碍物)仿佛一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔后传播，于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象。③当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。2.根据衍射现象来分析一些波动问题要分析某一情景中波的衍射是否明显的问题关键要能从题中或图中所给出条件和信息得出波长与障碍物的尺寸关系，再由产生明显衍射的条件进行判定，有时要用到波长、频率、波速的关系式解题。(1)要抓住发生明显衍射现象的条件进行分析判断。只有障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多时才会发生明显衍射现象。(2)关于波的波长变化的判断，应对波长、频率、波速之间的关系有正确的认识。①波传播的速度由介质决定，某一种波在同种介质中波速相同。②波的频率由波源决定。③波长变化情况由波长、波速和频率间的关系式v=λf得出。各个击破【例1】下列关于波的衍射的说法正确的是()A.衍射是一切波特有的现象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.声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大解析：衍射是一切波特有的现象，所以选项A对C错。发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长长更小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项B是正确的，声波的波长在1.7cm到17m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易发生衍射现象，所以选项D也是正确的。答案：ABD类题演练在做水波通过小孔衍射的演示实验时，激发水波的振动频率为5Hz，水波在水槽中传播速度为0.05m/s，为使实验效果明显，使用小孔直径d不能超过_______m。解析：由v=λf知λ=505.0fvm=0.01m.要发生明显衍射，应使d≤λ，所以d≤0.01m.答案：0.011方法点拨发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。【例2】如图12-5-1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)之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是()图12-5-1A.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解析：根据能有明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多。从图中可看出孔AB的尺寸小于一个波长，所以此时能明显地观察到波的衍射现象，A正确；因为穿过挡板小孔后的波速不变，频率相同，所以波长也相同，B正确；若将孔AB扩大，将可能不满足明显衍射现象的条件，就有可能观察不到明显的衍射现象，C正确；若将波源频率增大，由于波速不变，所以波长变小，将可能不满足明显衍射现象的条件，也有可能观察不到明显的衍射现象，D错误。答案：ABC2