3.5+波的干涉与衍射+课件-2024-2025学年高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册.pptxVIP

高中物理选修一

3.5波的干涉与衍射

目录

一、波的衍射

二、波的叠加

三、波的干涉

【PART.01】

一、波的衍射

01

在水塘里微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇等会出现什么现象？

会绕过它们继续传播，好像它们不存在一样。

01

1.定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。

01

观察思考

在水波槽中，把两块挡板放在水波前进的方向上，挡板之间留一条缝。

（1）保持波源的振动频率不变（亦即水波的波长不变），改变缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化。

（2）保持缝的宽度不变，通过改变波源的振动频率来改变波长，观察水波的传播情况有什么变化？

01

01

波长一定的水波通过宽度不同的狭缝

波长不同的水波通过宽度一定的狭缝

01

实验表明：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。

2.发生明显衍射的条件：

（1）衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象。

（2）衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。

（3）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件

（4）一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象。

02

在实际生活中我们是否遇到过波的衍射现象？

我们在房间里能听到外面的喧闹声，也可以接收到收音机和电视的信号，怎么解释？

要在大山后面的房舍内听广播（信号波长为1-100m）和看电视（信号波长为1-3m），哪个效果更好？

02

无线电波绕过高大建筑物,声波比光波更容易发生明显衍射，主要是因为无线电波和声波的波长较长的缘故。

声波波长：1.7cm——17m

光波波长：0.4um——0.7um

无线电波：0.3cm——3000m

02

在实际生活中我们是否遇到过波的衍射现象？

我们在房间里能听到外面的喧闹声，也可以接收到收音机和电视的信号，怎么解释？

要在大山后面的房舍内听广播（信号波长为1-100m）和看电视（信号波长为1-3m），哪个效果更好？

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【PART.02】

二、波的叠加

01

在一个水盆中，用滴管分别在两处滴几滴水，激起不同的水波，观察两列水波相遇时发生的现象。它们相遇后的传播状态怎样？形状是否改变?

02

观察波的叠加现象

02

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。

1.波传播的独立性：几列波相遇后，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。

02

2.波的叠加原理

在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和，这就是波的叠加原理.

叠加特点：

(1)根据波的叠加原理，叠加区域的质点的振动可能加强，也可能减弱；

(2)两列波长相同且同相的波发生叠加时，振动加强，合振幅将增大；

(3)两列波长相同且反相的波发生叠加时，振动减弱，合振幅减小.

03

生活中波的独立传播和叠加

1.开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。

2.红绿光束空间交叉相遇(红是红、绿是绿，…)

3.空中无线电波很多(仍能分别接收各个电台)

【PART.03】

三、波的干涉

01

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。

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。

02

1.定义：频率相同,振动方向相同,相位差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。

02

2.形成稳定干涉图样的条件

注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波的特有现象。

(1)两波源的频率相同。

(2)振动方向相同。

(3)相位差恒定。

02

振动加强

振动加强

振动减弱

3.干涉现象的解释

振动减弱

02

P点振动加强

（振幅为2A1）

若A1=A2

02

P点振动加强（振幅为A1＋A2）

若A1≠A2

02

Ｑ点不振动（振幅为零）

若A1=A2

02

Ｑ点振动减弱

（振幅为｜A1－A2｜）

A

-A

若A1≠A2

02

4.干涉图样的特点：

(2)振动加强点和振动减弱点是间隔出现。

(3)振动加强点是指振幅较大的点，不是位移始终最大。

(4)干涉图样中，不只有振动加强的质点和振动减弱的质点。

(1)振动加强点始终加强，振动减弱