1、第四节波的干涉与衍射1(3 分)将一个小石子投向平静的湖面中心， 会激起一圈圈向外传播的波纹，如果此时水面上有一片树叶， 下列对树叶运动情况的叙述正确的是()A树叶慢慢向湖心运动B树叶慢慢向湖岸漂去C在原位置上下振动D沿着波纹做圆周运动【解析】波在传播过程中， 只传播振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动，故选C.错选 B 的原因主要是对波的传播特点不能很好地理解【答案】C2(3 分 )如下图 241 所示，位于介质和分界面上的波源S，产生两列分别沿 x 轴负方向与正方向传播的机械波，若在两种介质中波的频率及传播速度分别为 f1、f2 和 v1、v2，则 (
2、)图 241Af 12f2，v1v2Bf1f2，v1 0.5v2Cf1f2，v1 2v21 0.5f2，v1v2D f【解析】因为机械波的波速由介质决定，频率由振源决定，所以f1 f2；3132L，则 122，由 vf知 v12v2，故选 C.由图可知： 2【答案】C3(4 分)如图 2 4 2 所示是一列横波在某一时刻的波形图，波沿 x 轴正方向传播图 242(1)该时刻 A 质点运动的方向是向 _，C 点的运动方向是向 _，D 点的运动方向是向 _第 1页再经过 T，质点 A 通过的路程是 _ cm，质点 C 的位移是 _(2)2【解析】(1)由于波沿 x 轴正方向传播，所以 A 点在 “
3、下坡区 ”，向上运动； C 点、 D 点均在 “上坡区 ” ，C、D 两点都向下运动T(2)再经过2，A 又回到平衡位置，所以 A 通过的路程为 4 cm，C点也回到平衡位置，其位移为 0.【答案】(1)上 下 下 (2)4 01知道波具有独立传播的特性和两波叠加的位移规律课 标2知道波的干涉现象及产生稳定干涉现象的条件导 思3知道波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件4会用波的干涉、衍射现象解释相关问题 .学生 P26一、波的干涉1波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播， 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
4、和2干涉频率相同的两列波叠加， 使某些区域的振动加强， 某些区域的振动减弱， 而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互间隔， 这种现象叫波的干涉， 所形成的图样叫做干涉图样3一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象4干涉条件频率相同是两列波发生干涉的必要条件二、波的衍射现象第 2页1定义波绕过障碍物继续前行的现象叫做波的衍射【特别提醒】1 衍射是波特有的现象 .2 一切波都能发生衍射现象， 只是有的明显，有的不明显而已 .3 波的直线传播只是在衍射不明显时的近似现象.2产生明显衍射现象的条件只有当缝、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学生 P26一、波
5、的独立性、叠加原理1如图 2 43 为两列相向传播的波从叠加到分开的示意图， 从图中可知：几列波相遇时能够保持各自的运动状态， 继续传播；在它们重叠的区域里， 介质中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图 2432由于叠加区域的总位移是各波单独传播时引起位移的矢量和，所以在叠加区域质点的总位移可能增大， 也可能减小 .243 丙是波峰与波峰的叠加， 使总位移增大，振幅增大，振动加强 (波谷与波谷相遇也使振动加强 )3当波峰与波谷相遇叠加时，质点同时参与一个向上和向下的振动，这样总位移比两列波单独传播时位移大的那列波的位移小， 振幅减小，因而使振动减弱，如图 24 4 所示图 24
6、4二、波的干涉1实验探究探究一探究二实验原理金属丝固定在振动片上，振动片振动时，金属丝周期性地振动水面，第 3页形成波源器材水波槽、金属丝、振动片、电源等将两金属丝固定在不同的振将两金属丝固定在相同的振片上， 在操作片上，在水槽中产生两列频率水槽中产生两列频率相同的水波不同的水波相两列水波相遇后，彼此穿过，互不干扰，各自继续传播同现水面上出现了一条条从两波源中间象不无干涉现象伸展出来的相对平静的区域和剧烈同振动的区域2.对干涉现象的解释设两列频率和步调都相同的波源单独引起的振幅分别为A1 和 A2，则加强区：两列波在该区域引起的振动方向相同，所以质点的振幅为A1A2，振动最强烈减弱区：两列波在
7、该区域引起的振动方向相反，所以质点的振幅为|A1A2|.若 A1A2，质点振动的合振幅为0，水面平静【特别提醒】加强区始终加强，减弱区始终减弱，位置不变； 不论是加强区还是减弱区的质点， 都仍然在其平衡位置附近振动，即它们的位移仍随时间发生周期性变化 .2干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图245 所示图 245(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【特别提醒】波的叠加是 n 列波相遇时发生的普遍现象， 而波的干涉是叠第 4页加的一种特殊情况， 它是 定的叠加， 即使两列波 率相同， 在振幅差 很大 ，也不会
8、生明 的干涉， 因 加 区与减弱区 点振 的振幅差 太小.4波的干涉中振 “加 点 ” 与“减弱点 ” 的判定方法(1)理 判断法 波源 S1、S2 振 情况完全相同，它 生两列波在同一介 中 播 介 中的任一 P 点，如 2 4 6 离两波源距离分 是 S1P、S2P，那么它 P 引起的振 的步 差 完全由距离差xS1PS2P 决定图 246a当xn(n 0,1,2， )即距离差 波 的整数倍 ，两振源在 P 点引起的振 的步 一致， 同向振 ，叠加 果是两数 之和，即振 加 ，是加 点；b当x(2n1)2(n0,1,2， )即距离差 半波 的奇数倍 ，两振源在P 点引起的振 的步 相反，
9、反向振 ，叠加 果是两数 之差， 即振 减弱，是减弱点；若两列波源振 步 相反， 上述 反之即可(2) 象判断法若某点 是波峰与波峰 (或波谷与波谷 )相遇， 点 振 加 点；若 是波峰与波谷相遇， 点 振 减弱点三、波的衍射 象及 生明 衍射的条件1生活中常 的波的衍射 象(1)声波：声波在空气中的波 ，可以跟一般障碍物的尺寸相比 比如“隔 有耳”、 “ 其声不 其人”等 象， 就是因 声波 生了衍射， 绕过障碍物 入人耳， 而光波由于波 很短， 障碍物或孔的尺寸 大于光的波 ， 不能 障碍物 生明 衍射，所以看不到 的人(2)水波：水面上 播的波能 越 水面上的芦 、小石 等障碍物， 洞口
10、水波的衍射，都是典型的水波的衍射 象2 明 衍射 生条件的理解(1)波的衍射是波在 播 程中所独具的特征之一，衍射是否明 ，通常的第 5页衡量就是孔或缝的宽度d 与波长 的比值 d，比值越小，衍射现象相对越明显(2)孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系仅是衍射能否明显发生的条件，波的衍射没有条件(3)明显衍射发生时，并不一定能清楚地感受到，如当孔远远小于水波波长时，衍射应当非常明显，但因孔很小，单位时间内通过的能量很小，又分布到很大的区域上，水波将非常弱，将看不清楚一、波的叠加和独立传播沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是如图所示的()【导析】根据波的叠
11、加原理进行分析【解析】该题考查波的叠加原理半个波形(或前半个波形 )相遇时， B 正确当两列波完全相遇时(即重叠在一起 )，由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有质点的振动的位移加倍， C 正确【答案】BC?在叠加区域，位移x 等于两波分别引起的位移x1、 x2 的矢量合： xx1 x2.1下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是()A相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同C在相遇区域，任一质点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和D几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互
12、不干扰【解析】两列波相遇时， 每一列波引起的振动情况保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，故A 选项错误， B、C 选项正确。几个人在同一房间说话，声带振动发出的声波在空间中相互叠加后，不改变每列波的振幅、 频率，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故D 正确第 6页【答案】BCD二、波的干涉及干涉图样如图 247 表示两个相干波源 S1、 S2 产生的波在同一种均匀介质中相遇图中实线表示的是某时刻的波峰， 虚线表示的是某时刻的波谷， 下列说法正确的是 ()图 247Aa、c 两点的振动加强， b、d 两点的振动减弱Be、f 两点振动介于加强点和减弱点之间C经适当的时
13、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【导析】该题考查对振动加强点和减弱点的理解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【解析】a 点是波谷和波谷相遇的点，c 是波峰和波峰相遇的点，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 位于加强点的连线上，仍为加强点，f 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
14、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，经半个周期后步调相反， D 正确【答案】AD若认为只有干涉图样上波峰和波峰、波谷和波谷相遇的点才是振动加强的点，波峰和波谷相遇的点为振动减弱的点，可能误选B；误认为加强点永远位于第 7页波峰，减弱的点永远位于波谷，会漏选D.2如图 248 所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷此刻，M 是波峰与波峰相遇点， 下列说法中正确的是 ()图 248A该时刻质点 O 正处在平衡位置BP、N 两质点始终处在平衡位置C随着时间的推移，质点M 向 O 点处移动D从该时刻起，经过四分之一周期，质点M 到达平衡位置【解析】由
15、图可知，图中O、M 为振动加强点，此时刻O 处于波谷， M处于波峰，因此A 错误 N、P 为减弱点，且两列波振幅相同，因此，N、P 两点振幅为零，即两质点始终处于平衡位置，B 正确质点不会随波向前推移，C1不正确从该时刻经 4周期，两列波在 M 点分别引起的振动都位于平衡位置，故M 点位于平衡位置， D 正确【答案】BD三、波的衍射如图 249 所示是观察水面波衍射的实验装置 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()图 249A此时能
16、观察到波明显的衍射现象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，波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象【导析】根据发生明显衍射现象的条件，通过题中图形反映的波长与孔宽大小分析、判断第 8页【解析】本题主要考查发生明显衍射的条件观察题图可知孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故选项A 对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距应相等，故选项B 对；若 f 增大，vD 错；若将孔 AB 扩大，且由 f，知 变小，衍射现象变得不明显了，故选项孔的尺寸远大于波长， 则可能观察不到明显的衍射现象， 故选项 C 对故选
17、 ABC.【答案】ABC解决这类问题，要求对波发生明显衍射现象的条件，以及波长、频率、波速之间的关系有正确的认识 因此对重要的演示实验的实验原理和实验方法，都必须有深入的理解 .1两列波叠加时， 关于介质中的任一质点的振动，下列说法正确的是 ()A它的周期一定是两分振动周期之和B它的频率一定是两分振动频率之和C它的振幅一定是两分振动振幅之和D它的位移一定是两分振动位移之和【解析】两列波叠加时， 振动的周期和频率不一定等于两者之和例如频率相同的两列波叠加，某点的振动频率可能等于每列波的频率，也可能不振动，A、 B 不对某点的振幅可能等于两列波的振幅之和，也可能等于两列波的振幅之差但位移一定是两分
18、振动的位移之和，D 正确【答案】D2关于波的干涉，下列说法正确的是()A一列波影响了另一列波，这就叫波的干涉B两列波相互叠加时，必定产生干涉C两列波相互干涉是波叠加的结果D振幅不同的两列波不可能相互干涉【解析】我们所说的干涉， 必须使两列波满足相干条件它是波叠加的结第 9页果，但两列波互不影响，C 正确【答案】C3如图 2 4 10 所示是水波干涉示意图，S1、S2 是两波源， A、D、B 三点在一条直线上，两波源频率相同， 振幅相等，下列说法不正确的是 ()图 2410A质点 A 一会儿在波峰，一会儿在波谷B质点 B 一会儿在波峰，一会儿在波谷C质点 C 一会儿在波峰，一会儿在波谷D质点 D
19、 一会儿在波峰，一会儿在波谷【解析】由波的干涉示意图看出，A、B 在该时刻分别是波峰和波峰、波谷和波谷相遇，而D 点在 A、B 的连线上，故 A、B 和 D 都是振动加强点，都会在各自的平衡位置附近做简谐运动，故 A 、B、D 均正确，而 C 则是振动减弱点，但由于两波的振幅相等， 所以 C 始终处于平衡位置上， 选项 C 错误【答案】C4在做水波通过小孔衍射的演示实验时，激发水波的振动频率为5 Hz，水波在水槽中传播速度为0.05 m/s，为使实验效果明显，使用的小孔直径d 不能超过 _ m.v0.05 m【解析】该题考查发生明显衍射的条件由vf知 f 50.01m要发生明显衍射，应使d，所以 d 0.01 m.第 10 页
