第十二章 機械波12.4波的衍射和干涉（一）【教學目標】1．知道什么是波的衍射 。2．知道波發(fā)生明顯衍射的條件。3．知道衍射是波所特有的現(xiàn)象。重點： 1.波的衍射現(xiàn)象。2.波能夠產生明顯衍射的條件。難點：產生明顯衍射現(xiàn)象的條件的理解【自主預習】1.波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的________。2．實驗表明：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長________，或者比波長________時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。3．一切波________發(fā)生衍射。衍射是波________的現(xiàn)象。4.衍射現(xiàn)象的理解    ①衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射。    ②凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的就是波。    ③波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異。    ④波長較長的波容易產生明顯的衍射現(xiàn)象。    ⑤波傳到孔或障礙物時，孔或障礙物仿佛一個新波源，由它發(fā)出與原來同頻率的渡在孔或障礙物后傳播，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的近似。 【典型例題】【例1】下列關于波的衍射的說法正確的是    (    ) A．衍射是一切波特有的現(xiàn)象B，對同一列波，縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長小時，衍射現(xiàn)象明顯 C．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較大 【例2】關于波的衍射．下列說法正確的是    (    )  A．衍射是一切波的特性  B．波長跟孔的寬度差不多時，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象  C．波長比孔的寬度小得越多，衍射現(xiàn)象越不明顯  D波長比孔的寬度大得越多，衍射現(xiàn)象越不明顯  【例3】甲、乙兩人分乘兩只船在湖中釣魚，兩船相距24 m，有一列水波在湖面上傳播，使每只船每分鐘上下浮動 10次。當甲船位于波峰時，乙船位于波谷，這時兩船之間還有一個波峰，則此水波的波長為多少?波速為多少?若此波在傳播過程中遇到一根豎立的電線桿，是否會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象?     【例4】如圖12－4－2所示是觀察水面波衍射現(xiàn)象的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個波長，則波經過孔之后的傳播情況，下列描述中正確的是(　　)A．此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離相等C．如果孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯的觀察到衍射現(xiàn)象 【例5】．把M、N兩塊擋板中的空隙當做一個“小孔”做水波的衍射實驗，出現(xiàn)了如圖12－4－3所示的圖樣，位置P處的水沒有振動起來，現(xiàn)要使擋板左邊的振動傳到P處，在不改變擋板M的左右位置和P點位置的情況下，可以采用哪些辦法？          【課堂反饋】1．以下關于波的衍射的說法中正確的是（   ）A．波遇到障礙物時，一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．當障礙物的尺寸比波長大得多時，衍射現(xiàn)象很明顯C．當孔的大小比波長小時，衍射現(xiàn)象很明顯D．只有當障礙物的尺寸與波長相差不多時，才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 2． 如圖10.4－4所示，S是振源，MN是帶孔的擋板，其中M固定，N可以上下移動，為了使原來不振動的A點振動起來，可采用的辦法是（   ）A．增大S的振動頻率   B．減小S的振動頻率C．N上移     D．N下移 【課后練習】1．以下關于波的衍射說法正確的是  (        )                                         A．波遇到障礙物時，一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．當障礙物的尺寸比波長大得多時，衍射現(xiàn)象很明顯C．當孔的大小比波長小時，衍射現(xiàn)象很明顯D．只有當障礙物的尺寸與波長差不多時，才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 2．關于波的衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是   (        )                                  A．某些波在一定條件下才有衍射現(xiàn)象B．某些波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象C．一切波在一定條件下都有衍射現(xiàn)象D．一切波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象 3．對于波長為100m的聲波，下列說法正確的是(      )                               A．在同一均勻介質中，此波比波長為20的聲波傳播得更快B．不能被聽見C．當孔的大小比波長小時，衍射現(xiàn)象很明顯D．只有當障礙物的尺寸與波長差不多時，才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 4．在水波槽的衍射實驗中，若打擊水面的振子振動的頻率為5Hz，水波在水波槽中的傳播速度為0.05m/s，為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象，小孔直徑應為                      (      )A．10cm             B．5mC．大于1cm         D．小于1cm 5．“聞其聲而不見其人”是因為一般障礙物的尺寸(　　)A．可以跟聲波波長相比較，使聲波發(fā)生明顯衍射B．比聲波波長大得多，聲波不能發(fā)生衍射C．可以跟光波波長相比較，使光波也發(fā)生衍射D．比光波波長大得多，光波不能發(fā)生明顯衍射 6．關于波的衍射現(xiàn)象，下列說法中正確的是(　　)A．水波繞過障礙物而繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，即為波的衍射現(xiàn)象B．衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象C．一切波都能發(fā)生衍射，只不過明顯與否而已D．要發(fā)生明顯的衍射，必須滿足一定的條件 7．在下列四種情況中，能夠使聲波發(fā)生明顯衍射的情況是(　　)A．聲源頻率為330 Hz，聲速為340 m/s，障礙物尺寸為60 m×60 mB．聲源頻率為330 Hz，聲速為1 500 m/s，障礙物尺寸為60 m×60 mC．聲源頻率為300 Hz，在空氣中傳播，障礙物尺寸為1 m×1 mD．聲源頻率為300 Hz，聲速為1 500 m/s，障礙物尺寸為1 dm×1 dm 8．關于波的衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　)A．當孔的尺寸比波長大時，一定不會發(fā)生衍射現(xiàn)象B．只有孔的尺寸與波長相差不多，或者比波長還小時才會觀察到明顯的衍射現(xiàn)象C．只有波才有衍射現(xiàn)象D．以上說法均不正確 9．下列屬于明顯衍射現(xiàn)象的是(　　)A．隔墻有耳B．池中假山前有水波，假山后無水波C．河中蘆葦后面沒有留下無波的區(qū)域D．在大山前喊話，多次聽到自己的聲音 10．關于衍射，下列說法正確的是(　　)A．發(fā)生衍射就是波傳到障礙物或孔的后面B．發(fā)生衍射的同時把波源的能量傳播到“衍射”區(qū)域C．衍射只有波才能發(fā)生D．只有孔才能發(fā)生衍射，一塊擋板不可能發(fā)生波的衍射 11．水波通過小孔，發(fā)生了一定程度的衍射，為使衍射現(xiàn)象更明顯，下列做法可取的是(　　)A．增大小孔尺寸      B. 減小小孔尺寸C．增大水波頻率      D．減小水波頻率 12．在水波槽的衍射實驗中，若打擊水面的振子振動的頻率是5 Hz，水波在水波槽中的傳播速度是0.05 m/s，為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象，小孔直徑d應為(　　)A．10 cm       B．5 mC．d>1 cm       D．d<1 cm 13．波長為60 m和17 m的兩列聲波在空氣中傳播時，下列敘述中正確的是(　　)A．波長60 m的聲波比波長17 m的聲波傳播速度慢B．波長60 m的聲波比波長17 m的聲波頻率小C．波長60 m的聲波比波長17 m的聲波易發(fā)生衍射D．波長60 m的聲波不能被反射 14．如下圖所示是水波遇到小孔或障礙物后的圖象，圖中每兩條實線間的距離約為一個波長，則其中可能出現(xiàn)的圖象是(　　)     15．如圖10．4－5所示是不同頻率的水波通過相同的小孔所能到達區(qū)域的示意圖，         情況中水波的頻率最大；            情況中水波的頻率最小．      例題答案：1. 答案 ：A、B、D 解析： 衍射是一切波特有的現(xiàn)象，所以選項A對c錯；發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有務件的，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，所以選項B是正確的；聲波的波長在1．7 cm到17 m之問，一般常見的障礙物或孔的大小可與之相比，正是由于聲波波長較大，聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以選項D也是正確的。2.  ABC3.  16m.   8/3m/s   會發(fā)生4．【答案】A、B、C【解析】根據(jù)能有明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或差不多。從圖中可看出孔AB的尺寸小于一個波長，所以此時能明顯地觀察到波的衍射現(xiàn)象，A正確；因為穿過擋板小孔后的波速不變，頻率相同，所以波長也相同，B正確；若將孔AB擴大，將可能不滿足明顯衍射現(xiàn)象的條件，就有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，C正確；若將波源頻率增大，由于波速不變，所以波長變小，將可能不滿足明顯衍射現(xiàn)象的條件，也有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，D錯誤。5. 解析：波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸與波長相差不多，或者比波長更小，所以要使P點振動起來，有兩種方法：一是減小孔的尺寸；二是增大波的波長。N板向上移，可以減小孔的尺寸，由v＝λf可知，水波的波速一定，減小波源的頻率可以增大水波的波長。答案：N板上移，或減小波源振動的頻率 課后練習： 5.解析：發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件為障礙物或孔的尺寸比波長小，或與波長相差不多。由于聲波波長大，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，而光波波長太小，遇到常見物體或人，不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故答案為A、D。答案：A、D6. 解析：根據(jù)衍射的定義和產生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，A、B、C、D都正確。答案：A、B、C、D7. 解析：由λ＝得：λA＝λC＝1.03 m，λB＝λD＝4.55 m，根據(jù)明顯衍射的條件：障礙物的尺寸與波長相差不多，或比波長更小，可知，C、D正確。答案：C、D 8．BC　[當孔的尺寸比波長大時，會發(fā)生衍射現(xiàn)象，只不過不明顯．只有當孔、縫或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，切不可把此條件用來判斷波是否發(fā)生了衍射現(xiàn)象．]9．AC10．ABC　[波在發(fā)生衍射時，其衍射區(qū)域的質點振動，因此具有能量．小孔或障礙物只要滿足條件都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，D不正確．]11．BD　[根據(jù)發(fā)生明顯衍射的條件，可知本題中要使現(xiàn)象更明顯，可采?。簻p小小孔直徑或增大水波波長，或同時減小小孔直徑、增大水波波長，所以選項B正確，A錯誤；改變頻率表面看對現(xiàn)象好像沒影響，但情景中是水波，介質已確定，由v＝λf知：若f改變了，λ也會改變，就會影響衍射發(fā)生的明顯程度，因此欲增大波長，必減小水波頻率，故C錯，D正確．]12．D　[本題考查波發(fā)生明顯衍射的條件，一般直接比較孔的直徑d與水波波長λ的關系即可，當d<λ時肯定發(fā)生明顯的衍射，由題知水波的波長λ＝＝ m＝0.01 m＝1 cm.即孔徑d應與1 cm相當或比它還?。甝13．BC　[兩列聲波在同種介質中波速相同，選項A錯誤；由v＝λf得f＝，波長越大，頻率越小，選項B正確；波長越大越容易發(fā)生衍射，選項C正確；一切波都能發(fā)生反射，選項D錯誤． 14．AB15. 

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4 波的衍射和干涉

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