高中物理 第十二章 机械波 第4节 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节波的衍射和干涉波的衍射[探新知·基础练]1．波的衍射定义波可以绕过障碍物继续传播的现象。2．两种衍射现象(1)在水波槽中，在波源的前方放一个障碍物，使波源振动产生水波。当障碍物较大时波被阻挡，在靠近障碍物后面没有波，只是在障碍物较远处，波才稍微有些绕到“影子”区域里，如图甲所示，虽然发生衍射现象，但不明显。当障碍物较小时发现波能绕过障碍物继续前进，如同障碍物不存在一样，如图乙所示，衍射现象明显。(2)在水波槽中，在波源前方放一个有孔的屏，使波源振动产生水波。当孔较大时发现水波经过孔后在连接波源与孔的两边的两条直线所限制的区域里传播，如图丙所示。当孔较小时发现孔后的整个区域里传播着以孔为中心的圆形波，如图丁所示，衍射现象明显。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．一切波均会发生衍射现象。(√)2．衍射不需要条件，只有明显衍射才有条件限制。(√)3．波长长的机械波不易发生衍射现象。(×)[释疑难·对点练]1．发生明显衍射现象的条件只有当缝、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。2．正确理解衍射现象(1)衍射是波特有的现象，一切波都会发生衍射现象，凡能发生衍射现象的一定是波。(2)衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异，没有“不发生衍射”之说。(3)障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件。(4)一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象。[试身手]1．如图所示分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(①、②图)或障碍物(③、④图)，其中能发生明显衍射现象的有()A．②④B．①④C．②③D．①③解析：选A发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长小，或与波长相差不多，由题图可知，②、④图能明显发生衍射现象，而①、③图不能，故选A。波的叠加[探新知·基础练]几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质中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。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．两列波相遇就会发生叠加现象。(√)2．两列频率相同的波相遇才会发生叠加现象。(×)3．两列波相遇过后会保持各自运动状态互不干扰。(√)[释疑难·对点练]1．波的叠加原理几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质中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。图a表示了分别向右、向左传播的两列波1和2在相遇区域内的叠加过程。2．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a所示)两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。(如图b所示)[试身手]2．两列波叠加时，关于介质中的任一质点的振动，下列说法正确的是()A．它的周期一定是两振动周期之和B．它的频率一定是两振动频率之和C．它的振幅一定是两振动振幅之和D．它的位移一定是两振动位移之和解析：选D两列波叠加时，振动的周期和频率不一定等于两者之和。例如频率相同的两列波叠加，某点的振动频率可能等于每列波的频率，也可能不振动，A、B错误；某点的振幅可能等于两列波的振幅之和，也可能等于两列波的振幅之差。但位移一定是两分振动的位移之和，C错误；D正确。波的干涉[探新知·基础练]1．波的干涉实验及现象(1)实验：波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源，这两个波源发出的是频率相同、相位相同、振动方向也相同的两列波。(2)现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是稳定不变的。2．现象解释(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。(2)减弱点：在某些点，两列波引起的振动始终削弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面...