浙江省2018-2019版高中物理 第十二章 機(jī)械波 第4課時(shí) 波的衍射和干涉課件 新人教版選修3-4.ppt

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第4課時(shí)波的衍射和干涉,[研究選考把握考情],知識(shí)點(diǎn)一波的衍射,[基礎(chǔ)梳理],1.定義：波可以____________繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。2.發(fā)生明顯衍射的條件：縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)___________，或者_(dá)____________。3._________都能發(fā)生衍射，衍射是波_____的現(xiàn)象。,繞過(guò)障礙物,相差不多,比波長(zhǎng)更小,一切波,特有,1.衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射。2.波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異，“障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)差不多”只是發(fā)生明顯衍射的條件。3.波傳到小孔(障礙物)時(shí)，小孔(障礙物)仿佛一個(gè)新波源，由它發(fā)出與原來(lái)同頻率的波在孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向。因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似情況。,[要點(diǎn)精講],【例1】如圖1所示是利用發(fā)波水槽觀察到的水波衍射圖象，從圖象可知(),A.B側(cè)波是衍射波B.A側(cè)波速與B側(cè)波速相等C.減小擋板間距離，衍射波的波長(zhǎng)將減小D.增大擋板間距離，衍射現(xiàn)象將更明顯解析小孔是衍射波的波源，A側(cè)是衍射波，A錯(cuò)誤；在同一種介質(zhì)中，波速相等，故B正確；根據(jù)波速、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系式v＝λf，由于波速和頻率不變，故波長(zhǎng)不變，故C錯(cuò)誤；波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，與波的頻率和振幅沒(méi)有關(guān)系，在波長(zhǎng)無(wú)法改變的情況下可以減小擋板間距，故D錯(cuò)誤。答案B,圖1,知識(shí)點(diǎn)二波的疊加,1.波的獨(dú)立傳播特性：幾列波相遇時(shí)各自的_____、_____等運(yùn)動(dòng)特征，不受其他波的影響。2.波的疊加原理：在幾列波重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)_____參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的________。,[基礎(chǔ)梳理],波長(zhǎng),頻率,同時(shí),矢量和,[即學(xué)即練],波源在繩的左端發(fā)出半個(gè)波①，頻率為f1，振幅為A1；同時(shí)另一波源在繩右端發(fā)出半個(gè)波②，頻率為f2(f2＞f1)，振幅為A2，P為繩的中點(diǎn)，如圖2所示，下列說(shuō)法正確的是(),圖2,A.兩列波同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)B.兩列波相遇時(shí)P點(diǎn)波峰值可達(dá)到A1＋A2C.兩列波相遇再分開(kāi)后，各自保持原波形傳播D.因頻率不同，這兩列波相遇不能疊加,解析因P為繩的中點(diǎn)，故兩列波同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)，A正確；因f2＞f1，故λ2＜λ1，當(dāng)①的波峰傳至P點(diǎn)時(shí)，②的波峰已過(guò)了P點(diǎn)，即兩波峰在P點(diǎn)不會(huì)相遇，根據(jù)波的疊加原理，P點(diǎn)的波峰值不會(huì)達(dá)到A1＋A2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；因波的疊加沒(méi)有條件，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案AC,知識(shí)點(diǎn)三波的干涉,1.定義：_______相同的兩列波疊加時(shí)，某些區(qū)域的振幅_______、某些區(qū)域的振幅_______，這種現(xiàn)象叫做波的干涉，形成的圖樣常常叫做__________。2.產(chǎn)生干涉的兩個(gè)必要條件是：兩列波的_____必須相同和兩個(gè)波源的_______必須保持不變。3.一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波所_____的現(xiàn)象。,[基礎(chǔ)梳理],頻率,加大,減小,干涉圖樣,頻率,相位差,特有,[要點(diǎn)精講],1.波的疊加是無(wú)條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會(huì)疊加。2.穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列波的頻率相同、相位差恒定。3.干涉圖樣及其特點(diǎn)(1)干涉圖樣：如圖3所示。,圖3,4.振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)(1)加強(qiáng)點(diǎn)：振動(dòng)的振幅等于兩列波振幅之和，A＝A1＋A2。(2)減弱點(diǎn)：振動(dòng)的振幅等于兩列波振幅之差，A＝|A1－A2|。,(2)特點(diǎn)①加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變。②加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱(加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時(shí)間變化)。③加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔。,【例2】?jī)蓚€(gè)頻率、振動(dòng)方向、初始相位均相同的波源S1、S2，產(chǎn)生的波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，某時(shí)刻t形成如圖4所示的干涉圖樣，圖樣中兩波源S1、S2同時(shí)為波谷(實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷)，在圖中標(biāo)有A、B、C三個(gè)點(diǎn)，則振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是________，振動(dòng)減弱的點(diǎn)是________。,圖4,解析方法一由題圖中可以知道，A點(diǎn)距波源S1、S2的距離均為1.5λ，即x1＝1.5λ，x2＝1.5λ，故A到S1、S2的距離差Δx＝x1－x2＝0；B點(diǎn)距S1距離為x1＝λ，距S2距離為x2＝2λ，故B到S1、S2的距離差Δx＝λ；C點(diǎn)距S1的距離為x1＝2λ，距S2的距離為x2＝1.5λ，故C到兩波源S1、S2的距離差為Δx＝x1－x2＝0.5λ。,因?yàn)閮刹ㄔ吹恼駝?dòng)情況完全相同。所以A、B點(diǎn)均為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，C點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)。方法二由題圖可知A點(diǎn)為波峰與波峰相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；B點(diǎn)是波谷與波谷相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；C點(diǎn)是波峰與波谷相遇，是振動(dòng)減弱點(diǎn)。答案A、BC,1.音箱裝置布網(wǎng)既美觀又能阻止灰塵進(jìn)入音箱內(nèi)部，但是它又有不利的一面，對(duì)于音箱發(fā)出的聲音來(lái)說(shuō)，布網(wǎng)就成了障礙物，它阻礙了聲音的傳播，造成了聲音的失真。有的生產(chǎn)廠家就把布網(wǎng)安裝上子母扣，這樣聽(tīng)音樂(lè)時(shí)就可以將布網(wǎng)卸下來(lái)，從而獲得真實(shí)的聽(tīng)覺(jué)效果，聽(tīng)同樣的音樂(lè)時(shí)，不卸下布網(wǎng)跟卸下布網(wǎng)相比較，你認(rèn)為聲音損失掉的主要是()A.高頻成分B.低頻成分C.中頻成分D.不能確定,解析當(dāng)聲音從音箱發(fā)出遇到布網(wǎng)這一障礙物時(shí)，若聲波的波長(zhǎng)比布網(wǎng)的直徑大或者和它差不多時(shí)，就可以發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，這樣布網(wǎng)就不能阻擋這部分聲波，布網(wǎng)可以阻擋波長(zhǎng)比它的直徑小得多的聲波，即聲音的高頻成分，所以選項(xiàng)A正確。答案A,2.如圖5示，沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長(zhǎng)均相等，當(dāng)它們相遇時(shí)可能出現(xiàn)的波形是下圖中的(),圖5,解析當(dāng)兩列波的前半個(gè)波(或后半個(gè)波)相遇時(shí)，根據(jù)波的疊加原理，在前半個(gè)波(或后半個(gè)波)重疊的區(qū)域內(nèi)所有的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合位移為零，而兩列波的后半個(gè)波(或前半個(gè)波)的波形保持不變，所以選項(xiàng)B正確；當(dāng)兩列波完全相遇時(shí)(即重疊在一起)，由波的疊加原理可知，所有質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移均等于每列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和，使得所有的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移加倍，所以選項(xiàng)C是正確。答案BC,3.水槽中步調(diào)相反的波源S1、S2發(fā)出兩列波長(zhǎng)相等的水波，設(shè)某一時(shí)刻P點(diǎn)恰好是兩波谷相遇，則()A.這兩列波能發(fā)生干涉B.P點(diǎn)始終在波谷C.P是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)D.P的位移有時(shí)可為零,答案ACD,4.如圖6所示，S1、S2為兩個(gè)振動(dòng)情況完全一樣的波源，兩列波的波長(zhǎng)都為λ，它們?cè)诮橘|(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，S1、S2在空間共形成6個(gè)振動(dòng)減弱的區(qū)域(圖中虛線處)，P是振動(dòng)減弱區(qū)域中的一點(diǎn)，從圖中可看出(),圖6A.P點(diǎn)到兩波源的距離差等于2λB.P點(diǎn)始終不振動(dòng),C.P點(diǎn)此時(shí)刻振動(dòng)最弱，過(guò)半個(gè)周期后，振動(dòng)變?yōu)樽顝?qiáng)D.當(dāng)一列波的波峰傳到P點(diǎn)時(shí)，另一列波的波谷也一定傳到P點(diǎn)解析振動(dòng)減弱點(diǎn)到兩波源距離差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，A錯(cuò)誤；兩波源振動(dòng)情況相同，故P點(diǎn)振幅為零，B正確，C錯(cuò)誤；在P點(diǎn)合位移為零，故其中一列波的波峰傳播到P點(diǎn)時(shí)，另一列波的波谷也傳播到P點(diǎn)，D正確。答案BD,