第12章 4 波的衍射和干涉（word版含答案）

4　波的衍射和干涉 [学科素养与目标要求]　 物理观念：1.理解什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件.2.理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果.3.知道形成稳定干涉图样的条件． 科学思维：掌握波的干涉图样的特点，会寻找振动加强点、减弱点． 科学探究：通过水波的衍射、干涉实验，了解衍射、干涉现象，知道其特点和发生的条件． 一、波的衍射 1．定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象． 2．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． 3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象． 二、波的叠加原理 几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和． 三、波的干涉 1．定义 频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象． 2．稳定干涉条件 (1)两列波的频率必须相同． (2)两个波源的相位差必须保持不变． 3．干涉的普遍性 一切波都能够发生干涉，干涉是波所特有的现象． 1．判断下列说法的正误． (1)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象．(　×　) (2)敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象．(　√　) (3)只有频率相同的两列波才可以叠加．(　×　) (4)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷．(　×　) 2．两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2，产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图1所示的干涉图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是_____，振动减弱的点是_____． 图1 答案　A、B　C 解析　方法一　由题图可以知道，A点距波源S1、S2的距离均为1.5λ，即x1＝1.5λ，x2＝1.5λ，故A到S1、S2的距离差Δx＝x1－x2＝0；B点距S1的距离为x1＝λ，距S2的距离为x2＝2λ，故B到S1、S2的距离差Δx＝λ；C点距S1的距离为x1＝2λ，距S2的距离为x2＝1.5λ，故C到两波源S1、S2的距离差为Δx＝x1－x2＝0.5λ.因为两波源的振动情况完全相同，所以A、B点均为振动加强点，C点为振动减弱点． 方法二　由题图可知A点为波峰与波峰相遇，是振动加强点；B点是波谷与波谷相遇，是振动加强点；C点是波峰与波谷相遇，是振动减弱点． 一、波的衍射 如图所示是一个可观察水波衍射的水波发生槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔，观察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不同的挡板，观察水波的传播．思考下列问题： (1)水波遇到小孔时，会观察到什么现象？依次减小小孔尺寸，观察到的现象有什么变化？ (2)当水波遇到较大的障碍物时，会观察到什么现象？当障碍物较小时，会观察到什么现象？ 答案　(1) 水波遇到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达挡板后面的“阴影区”，小孔的尺寸减小时，水波到达“阴影区”的现象更加明显． (2)当水波遇到较大的障碍物时，将会返回，当障碍物较小时，波能继续向前传播． 1．关于衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件． 2．波的衍射实质分析：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况． 例1　(多选)如图2所示是观察水波衍射的实验装置．AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中已画 ... ...