一正确理解衍射现象.ppt
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1、,一、正确理解衍射现象,1.衍射是波特有的现象,一切波都可以发生衍射.凡能发生衍射现象的就是波. 2.波的衍射总是存在的,只有“明显”与“不明显”的差异.波长较长的波容易发生明显的衍射现象. 3.波传到小孔(障碍物)时,小孔(障碍物)仿佛一个新波源,由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播,就偏离了直线方向.因此,波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况.,(1)障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件,而是发生明显衍射的条件,波长越大越易发生明显衍射现象; (2)当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分突出,但衍射波的能量很弱,也很难观察到波的衍射.,【典例1】如图是观察水面波衍射的实验装置,A
2、C和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长.则波经过孔之后的传播情况,下列描述中正确的是( ),A.此时能明显观察到波的衍射现象 B.挡板前后波纹间距离相等 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,能更明显地观察到衍射现象 【解题指导】能发生衍射和能发生明显的衍射不同,波的衍射是不需要条件的,而要发生明显的衍射必须满足一定的条件.,【标准解答】选A、B、C.根据发生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多.从题图中可看出孔AB的尺寸与波长相差
3、不多,所以此时能明显地观察到波的衍射现象,A正确;因为穿过挡板小孔后的波速不变,频率相同,所以波长也相同,B正确;若将孔AB扩大,将可能不满足明显衍射现象的条件,就有可能观察不到明显的衍射现象,C正确;若将波源频率增大,由于波速不变,所以波长变小,将可能不满足明显衍射现象的条件,也有可能观察不到明显的衍射现象,D错误.,【变式训练】(2011惠州高二检测)在做水波通过小孔衍射的演示实验时,激发水波的振子振动频率为5 Hz,水波在水槽中传播速度为0.05 m/s,为使实验效果更明显,使用小孔直径d应为多少米? 【解析】由发生明显衍射现象的条件知,当d时满足要求. 由v=f得:=0.01 m,又d
4、,所以d0.01 m. 答案:d0.01 m,二、对波的干涉现象的理解,1.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. 2.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.明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的,明显的干涉图样除了满足相干条件外,还必须满足两列波振幅差别不大.振幅越是接近,干涉图样越明显.,4.振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动,其振
5、幅不变(若是振动减弱点,振幅小).但其位移随时间发生变化.,5.干涉图样及其特征 (1)干涉图样:如图所示. (2)特征:加强区和减弱区的位置固定不变. 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). 加强区与减弱区互相间隔.,(1)振动加强的点的振动总是加强,但并不是始终处于波峰或波谷,它们都在平衡位置附近振动,有的时刻位移也为零.只是振幅为两列波振幅之和,显得振动剧烈.(2)振动减弱点的振动始终减弱,位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差,振幅为两列波振幅之差.如果两列波的振幅相同,则振动减弱点将会总是处于静止.,【典例2】如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同
6、一种均匀介质中相遇.图中实线表示某时刻的波峰,虚线表示的是波谷,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,【解题指导】求解此题应把握以下四点:,【标准解答】选A、D.波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况,形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着,其位移的大小和方向都在不停地变化着.但要注意,对稳定的干涉,振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的.a点是波谷和波谷相遇的点,c点是波峰和波峰
7、相遇的点,都是振动加强的点;而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点,是振动减弱的点,A正确.e点位于加强点的连线上,仍为加强点.f点位于减弱点的连线上,仍为减弱点,B错误.相干波源叠加产生的干涉是稳定的,不会随时间变化,C错误.因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动,经半个周期步调相反,D正确.,【规律方法】振动加强点与振动减弱点的判断方法 (1)振动加强点和振动减弱点的理解:不能认为振动加强点的 位移始终最大,振动减弱点的位移始终最小,而应该是振幅 增大的点为振动加强点,其实这些点也在振动着,位移可为 零;振幅减小的点为振动减弱点. (2)条件判断法:振动情况完全相同的两波源产生的波叠加
8、 时,加强、减弱条件如下:设点到两波源的路程差为r,当 r=2k (k=0,1,2,)时为振动加强点;当r=(2k+1) (k=0,1,2,)时为振动减弱点.若两波源振动步调相 反,则上述结论相反.,(3)现象判断法:若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇,该点为振动加强点;若总是波峰与波谷相遇,则为振动减弱点.,【变式训练】如图所示,在同一均匀介 质中有S1和S2两个波源,这两个波源的 频率、振动方向均相同,且振动的步调 完全一致,S1和S2之间相距两个波长, B点为S1和S2连线的中点,今以B点为圆心,R=BS1为半径画圆,问在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有几个振动加强的点?,【解
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