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12.4波的衍射和干涉

12.4 波的衍射和干涉

一、波的衍射

波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射

二、发生明显衍射现象的条件

结论:

1.窄缝宽度跟波长相差不多时,有明显的衍射现象 2.窄缝宽度比波长大得越多,衍射现象越不明显
3.窄缝宽度跟波长相比非常大时,水波将直线传 播,观察不到衍射现象

二、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 相差不多,或者比波长更小时,才能观察到明 显的衍射现象 注意: 一切波都能发生衍射,而要发生明显的衍 射现象须满足上述条件,当不满足上述条件时, 衍射现象仍存在,只不过是衍射现象不明显, 不易被我们观察到

课堂练习 关于波的衍射下列说法中正确的是( AEFH ) A.在衍射现象中,波不是沿直线传播的 B.水波碰到障碍物后返回传播的现象属于衍射现 象 C.横波能发生衍射,而纵波不能发生衍射 D.不能发生明显衍射的,必定不是波 E.衍射是一切波的特性 F.波长跟孔的宽度差不多时能发生明显衍射现象 G.波长比孔的宽度小得越多,衍射现象越明显 H.波长比孔的宽度大得越多,衍射现象越明显

课堂练习 在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振 子振动的频率是5Hz,水波在水槽中的传播速 度为0.05 m/s,为观察到显著的衍射现象,小 孔直径D应为( A、10cm C、D>1cm

A

) B、5cm D、D<1cm

三、波的叠加 由此可知:

两列波相遇后,彼此穿 过,继续传播,波的形状和 传播的情形都跟相遇前一样, 也就是说,相遇后,它们都 保持各自的运动状态,彼此 都没有受到影响

三、波的叠加 波叠加原理: 在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与 这几列波所产生的振动,每一质点仍然是在各自 的平衡位置附近做振动.质点振动的位移等于这 几列波单独传播时引起的位移的矢量和。

四、波的干涉 由此可知: 这两列波相遇后, 在振动着的水面上, 出现了一条条从两个 波源中间伸展出来的 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 置是固定的,而且相 互隔开。

四、波的干涉 两列波叠加,使某些区域的振动加强, 某些区域的振动减弱,而且振动加强和振动 减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉 干涉图样: 由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样

五、干涉的解释

如果在某一时刻,在水面上的某一点是
两列波的波峰和波峰相遇,经过半个周期,

就变成波谷和波谷相遇.波峰和波峰、波谷
和波谷相遇时,质点的位移最大,等于两列

波的振幅之和;因此在这一点,始终是两列
波干涉的加强点,质点的振动最激烈
S1 S2

五、干涉的解释

如果

在某一时刻,在水面上的某一点是两
列波的波峰和波谷相遇,经过半个周期,就变

成波谷和波峰相遇,在这一点,两列波引起的
振动始终是减弱的,质点振动的振幅等于两列

波的振幅之差,如果两列波的振幅相同,质点
振动的振幅就等于零,水面保持平静
S1 S2

五、干涉的解释 把相应的振动最激烈的质点连起来,为振动 加强区;相应的振动最不激烈或静止的质点连 起来,为振动减弱区.振动加强区和振动减弱 区是相互隔开的 波峰与波峰相遇, 振动加强 波谷与波谷相遇, 振动加强 波峰与波谷相遇, 振动减弱

六、振动加强点和减弱点满足的条件

若两个波源的振动频率和振动步调相同 (1)加强点与两个波源的距离差: △r=r2-r1=(2k)λ/2 (k=0,±1,±2,±3……) (2)减弱点与两个波源的距离差:
△r=r2-r1=(2k+1)λ/2 ( k=0,±1,±2,±3……)
S1 S2

七、产生干涉的条件

两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉 图样.而要产生稳定的干涉现象形成稳定的干 涉图样,则需要满足一定的条件
产生干涉的条件:两列波的频率必须相同, 两列波的相位差保持不变 质点振动方向在同一平面内

一切波(只要满足条件)都能发生干涉现象, 干涉和衍射一样都是波特有的现象.

课堂练习 关于两列波的稳定干涉现象,下列说法正 确的是( BD )

A.任意两列波都能产生稳定干涉现象
B.发生稳定干涉现象的两列波,它们的频率一 定相同 C.在振动减弱的区域,各质点都处于波谷 D.在振动加强的区域,有时质点的位移等于零

课堂练习

如图所示, S1 、 S2 是两个频率相等的波源, 它们在同一种介质中传播,以 S1 、 S2为圆心的两 组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实 线)和波谷(虚线)则以下说法正确的是: ( A ) A.质点A是振动加强点 B.质点D是振动减弱点 C.再过半周期,质点B、C是振动加强 D.质点A始终处于最大位移


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