5.波的干涉、衍射

2.5波的衍射和干涉演示在一根水平绳的两端向上抖动一下，就分别有两个凸起状态1和2在绳上相向传播（图12.6-1甲）观察两个凸起随后的传播情况。在介质中常常有几列波同时传播，例如把两块石子在不同的地方投入池塘，就有两列波在水面传播。两列波相遇时，会不会像两个球相遇那样改变原来的运动特征呢？•点击下图观看实验1、几列波在同一介质中传播，他们相遇前、相遇时、相遇后的传播有什么特点？2、如右图，在两列波重叠的区域里，质点的振动位移有什么特点？波的独立传播特性波的叠加原理•1、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由几列波引起的振动，质点振动的位移等于各列波单独传播时引起的位移的矢量和．•2、叠加特点–⑴振动加强：如果介质中某些质点处于两列波波峰与波峰、波谷与波谷相遇处，则振动加强.–⑵振动减弱：如果介质中某些质点处于两列波波峰与波谷相遇处，则振动减弱.1212一、波的叠加原理1、波传播的独立性几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样互不干扰.一、波的叠加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所产生的振动，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．两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现象。想一想现象：两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区域里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。振动加强振动加强振动加强振动加强振动减弱振动减弱振动减弱二．波的干涉1.波的干涉现象：教材P372.波的干涉条件：频率相同加强：总是峰—峰、谷—谷，振动方向始终相同减弱：总是峰—谷、谷—峰，振动方向始终相反3.加强、减弱区域的判断在两波源同时朝同一方向起振时:（1）振动加强：△S=nλ(n=0,1,2,3……）（2）振动减弱：△S=（2n+1）λ/2（n=0,1,2,3……）峰谷判定法：波程差判定法：1.频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和减弱的区域互相间隔,这种现象叫做波的干涉.所形成的图样叫做干涉图样。二、波的干涉水波干涉图样水波干涉俯视图样P点是振动加强点的条件是：P点是振动减弱点的条件是：解释：设AC=BP，当B波源产生波峰时，A波源也同时产生波峰。当B波的某一波峰恰传到P点时，A波同时产生的那一波峰刚传到C点。如果CP=nλ，则A波传到P点的也恰好是一个波峰，则P点是波峰和波峰叠加，P点是振动加强点。如果CP=(2n-1)λ/2，则A波传到P点的是波谷，则P点是波峰和波谷叠加，P点是振动减弱点。2、加强点和减弱点的条件如图A、B是两个振动情况相同的波源，点P到A、B距离分别是S1和S2，则：3、产生干涉的必要条件：注意：虽然干涉是波的叠加的结果，但叠加未必都产生干涉现象。声波也能发生干涉。不仅水波和声波能发生一干涉，一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。两列波的频率相同，两列波的相位差保持不变。现象：水波绕过石头继续传播．波在窄缝的衍射效应1.波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。三.波的衍射2.用惠更斯原理解释衍射现象演示在水槽里放两块挡板，中间留有一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况。保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化。水波通过狭缝后的衍射图样结论：•窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象；•窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；•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．3、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.