魯科版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)第3章 機(jī)械波第3節(jié) 波的干涉和衍射獲獎(jiǎng)?wù)n件ppt

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1、共同傳播區(qū)域波形發(fā)生了變化；
2、脫離接觸后，又恢復(fù)原來(lái)形狀。
兩位同學(xué)分別握著長(zhǎng)繩的一端上下抖動(dòng)，使長(zhǎng)繩產(chǎn)生兩列相向傳播的波。仔細(xì)觀察兩列波相遇時(shí)和相遇后各自的運(yùn)動(dòng)。
兩列波相遇時(shí)，波形會(huì)發(fā)生變化；相遇后，這兩列波又保持原來(lái)各自的形態(tài)繼續(xù)傳播。
①兩列波相遇時(shí)，波形會(huì)發(fā)生疊加。
②波的傳播具有獨(dú)立性。
幾列波在介質(zhì)中傳播，相遇后仍能保持各自原有的運(yùn)動(dòng)特征（波長(zhǎng)、頻率、振幅等）不變并繼續(xù)傳播，就像沒(méi)有與其他波相遇過(guò)一樣。
在相遇的區(qū)域里，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參加相遇的波列的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于相遇波列單獨(dú)存在時(shí)在該處引起的位移的矢量和。
振動(dòng)方向相同則振動(dòng)加強(qiáng)。
振動(dòng)方向相反則振動(dòng)減弱。
1、如圖所示，兩列相同的波沿一直線相向傳播。當(dāng)它們相遇時(shí)，波形可能是下列四種波形圖中的（ ）
【解析】選B、C。當(dāng)兩列波相遇時(shí)，達(dá)到圖(a)所示的狀態(tài)時(shí)，疊加以后的波形應(yīng)是B。當(dāng)兩列波相遇時(shí)，達(dá)到圖(b)所示的狀態(tài)時(shí)，疊加以后的波形應(yīng)是C。故B、C正確。
圖是一個(gè)水波槽，在振動(dòng)棒上固定兩個(gè)小球，讓小球剛剛接觸到水波槽內(nèi)的水面。當(dāng)振動(dòng)棒帶動(dòng)兩個(gè)小球振動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)方向、振動(dòng)頻率都相同的兩列水波。觀察這兩列波疊加時(shí)的現(xiàn)象。
在振動(dòng)的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間擴(kuò)散開(kāi)的相對(duì)平靜的區(qū)域和劇烈振動(dòng)的區(qū)域，這兩種區(qū)域相互間隔，并且出現(xiàn)的位置是固定的。
振動(dòng)頻率和振動(dòng)方向相同的兩列波疊加后，振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔、穩(wěn)定分布的現(xiàn)象，稱(chēng)為波的干涉，形成的圖樣稱(chēng)為干涉圖樣。
振動(dòng)頻率和振動(dòng)方向相同
振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔、穩(wěn)定分布。
二、波的干涉現(xiàn)象的解釋
圖中 S1、S2為兩個(gè)頻率和振動(dòng)方向相同的波源，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。圖中紅點(diǎn)處表示兩列波的波峰與波峰相疊加，綠點(diǎn)處表示波谷與波谷相疊加，這些位置的振動(dòng)都得到加強(qiáng)。
兩列水波的頻率相同，再經(jīng)過(guò)T/2時(shí)，這些質(zhì)點(diǎn)又同時(shí)振動(dòng)至波峰（或波谷），因此這些質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)。
圖中畫(huà)“×”處是一列波的波峰與另一列波的波谷相疊加，該處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)減弱，并且始終是減弱的。
把相應(yīng)的振動(dòng)最激烈的質(zhì)點(diǎn)連起來(lái)（實(shí)線），為振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)；相應(yīng)的振動(dòng)最不激烈或靜止的質(zhì)點(diǎn)連起來(lái)，為振動(dòng)減弱區(qū)（虛線）．振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)是相互隔開(kāi)的．
波的干涉現(xiàn)象是波的重要特征之一
水波、聲波、電磁波等都能產(chǎn)生干涉
兩個(gè)接入同一信號(hào)源的揚(yáng)聲器同時(shí)播放某一頻率的正弦波信號(hào)時(shí)，在某些位置聽(tīng)到的聲音強(qiáng)，而在某些位置聽(tīng)到的聲音弱。你現(xiàn)在能解釋這個(gè)現(xiàn)象了嗎?
2. 兩波源 S1、S2 在水波槽中形成的波形示意圖如圖所示，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。波源 S1 形成的波的波長(zhǎng)比波源 S2 形成的短，則( ) A. 在兩波相遇的區(qū)域中會(huì)產(chǎn)生干涉 B. 在兩波相遇的區(qū)域中不會(huì)產(chǎn)生干涉 C. 點(diǎn) a 的振動(dòng)始終加強(qiáng) D. 點(diǎn) a 的振動(dòng)始終減弱
同介質(zhì)機(jī)械波波速相同，因波長(zhǎng)不同，所以頻率不同。不能發(fā)生干涉現(xiàn)象。所以疊加不穩(wěn)定。
3. 兩列振動(dòng)方向相同、振幅分別為 A1 和 A2 的波發(fā)生干涉現(xiàn)象。下列說(shuō)法正確的是( )
A. 波峰與波谷相遇處，質(zhì)點(diǎn)的振幅為｜ A1 - A2 ｜ B. 波峰與波峰相遇處，質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移始終為 A1 + A2 C. 波峰與波谷相遇處，質(zhì)點(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移 D. 波峰與波峰相遇處，質(zhì)點(diǎn)的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅
仔細(xì)觀察干涉圖樣會(huì)發(fā)現(xiàn)：到兩波源的距離之差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍的點(diǎn)，振動(dòng)都加強(qiáng)；而到兩波源的距離之差等于半波長(zhǎng)奇數(shù)倍的點(diǎn)，振動(dòng)都減弱。
①若P點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)：
A、B是兩波源位置，P為介質(zhì)中的某質(zhì)點(diǎn)，其到波源的距離差為△S=|S1-S2|
則P點(diǎn)到兩列波的波源的距離差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍或半個(gè)波長(zhǎng)的偶數(shù)倍。
②若P點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)：
則有P點(diǎn)到兩列波的波源的距離差半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。
①定義：兩個(gè)能產(chǎn)生干涉的波源發(fā)出振幅相同的兩列波，在同一直線上沿相反方向傳播，由于疊加而形成的波稱(chēng)為駐波。
②波節(jié)與波腹：駐波上有些點(diǎn)始終不振動(dòng)，稱(chēng)為波節(jié)；有些點(diǎn)始終振幅最大，稱(chēng)為波腹。
③弦樂(lè)器和管樂(lè)器等都是因產(chǎn)生駐波而發(fā)聲的。
④當(dāng)弦線上形成駐波時(shí)，弦線的長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足:
如果石塊較大，水波會(huì)被反射回來(lái)；如果石塊較小，水波會(huì)繞過(guò)石塊繼續(xù)向前傳播，好像石塊并不存在一樣。
波繞過(guò)障礙物或通過(guò)孔隙繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，稱(chēng)為波的衍射。
水波通過(guò)蓄水池入口時(shí)產(chǎn)生衍射
如圖所示，在水波槽中放入兩塊擋板，擋板間留一狹縫，調(diào)節(jié)擋板位置，可改變狹縫寬度。 現(xiàn)產(chǎn)生持續(xù)的平面波，且波長(zhǎng)保持不變，觀察下列兩種情況下水波通過(guò)狹縫時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。( 1 ) 調(diào)節(jié)狹縫的寬度，使其遠(yuǎn)大于水波的波長(zhǎng)；( 2 ) 調(diào)節(jié)狹縫的寬度，使其接近水波的波長(zhǎng)。
當(dāng)狹縫的寬度遠(yuǎn)大于水波的波長(zhǎng)時(shí)，沒(méi)有明顯的衍射現(xiàn)象；當(dāng)狹縫的寬度接近水波的波長(zhǎng)時(shí)，水波通過(guò)狹縫后成為近似于點(diǎn)波源發(fā)岀的波，衍射現(xiàn)象更加明顯。
當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸跟波長(zhǎng)相差不大，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。
一切波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象
“聞其聲而不見(jiàn)其人” 的現(xiàn)象就與聲波的衍射有關(guān)