人教版高中物理选修3-4知识讲解，巩固练习（教学资料，补习资料）：专题12.4 波的衍射和干涉

第十二章 机械波 第4节 波的衍射和干涉 知识 一、波的衍射 1．定义 波_____障碍物继续传播的现象。 2．发生明显衍射的条件 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长_____，或者_____。 3．_____都能发生衍射，衍射是波_____现象。“闻其声而不见其人”是_____的衍射现象。 二、波的干涉 1．波的叠加原理 （1）波的独立传播：几列波相遇时能够_____各自的_____，继续传播。 （2）波的叠加：在几列波重叠的区域里，介质的质点_____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_____。 2．波的干涉 （1）_____相同的两列波叠加时，某些区域的_____、某些区域的_____的现象。形成的图样常常称为_____。 （2）产生干涉的两个必要条件：两列波的_____必须相同和两个波源的_____保持不变。 （3）一切波都能发生干涉，干涉是波_____的现象。 绕过 相差不多 比波长更小 一切波 特有的 声波 保持 运动特征 同时 矢量和 频率 振幅加大 振幅减小 干涉图样 频率 相位差 特有 重点 一、波的衍射现象 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。 【例题1】如图是观察水面波衍射现象的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源附近区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是 A．此时能观察到明显的衍射现象 B．挡板前后波纹间的距离相等 C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到波的衍射现象 参考答案：ABC 二、波的叠加与波的干涉现象 1．波的独立传播 几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播。即各自的波长、频率等保持不变。 2．关于干涉的条件 波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。但稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定。如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点。因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。 3．关于加强点（区）和减弱点（区） （1）加强点：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，A=A1+A2。 （2）减弱点：在某些点两列波引起的振动始终相互削弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A=|A1-A2|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静。 4．干涉图样及其特征 （1）干涉图样：如图所示。 （2）特征：①加强区和减弱区的位置固定不变。 ②加强区始终加强，减弱区始终减弱（加强区与减弱区不随时间变化）。 ③加强区与减弱区互相间隔。 【例题2】下图为两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时产生的干涉图样。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示波谷。下列说法正确的是 A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱 B．e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间 C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换 D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰 参考答案：AD 试题解析：a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而b、d两点是波峰和波 ... ...