1、课堂探究一、波的衍射现象1定义：波绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。(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。(3)波的直线传播只是在衍射不明显时的近似。(4)波长较长的波容易产生明显的衍射现象。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大，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。(1)障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件。一般情况下，波长较长的波容易产生显著的衍射现象。(2)波传到孔或障碍物时，孔或障碍物仿佛一个新的波源，由它发出的与原来同频率的波(称为子波)在孔或障碍物后
2、传播，于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象。(3)当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。判断一些熟悉的现象是否是波的衍射现象，首先要看现象中是否有波，其次是看波从波源传出后是否偏离了直线传播，即是否“拐弯”，都符合时即为波的衍射现象。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，必须是两列波的频率相同、相位差恒定，如果两列波的频率不相等，在相遇的区域里不同时刻各质点叠加的结果都不相同，看不到稳定干涉图样。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
3、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应该明确波的干涉条件中所指“振动加强的点到两波源的距离等于波长的整数倍”这一结论是有条件的，条件是：两波源的振动情况完全相同即两波源位置固定，振动方向平行，步调完全一致。5振动加强的点和振动减弱的点始终以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅可为0)，但其位移随时间发生变化。6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，有的时刻位移为零。只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈。7振动减弱点的振动始终减弱，它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
4、列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止的，并不振动。三、对振动加强点和减弱点的解释1振动加强点设波源S1、S2在质点A分别引起的振幅为A1、A2，以图中A点波峰与波峰相遇时计时，波源S1、S2分别引起质点A振动的图象如图中甲、乙所示，当两列波重叠时，质点A同时参与两个振动，合振动图象如图中丙所示。 2振动减弱点如图所示，以波源S1、S2分别将波峰、波谷传到B点时开始计时，波源S1、S2分别引起质点B振动的图象如图中甲、乙所示，当两列波重叠时，质点B同时参与两个振动，合振动图象如图中丙所示。3加强点和减弱点的特征(1)从波源S1、S2发出的两列波传到振动加强的点A时是同相(即振动步调一致)
5、的，引起A点的振动方向是一致的，振幅为AA1A2。(2)两波源S1、S2到振动加强点A的距离之差xk(k0,1,2，)。(3)振动加强的质点A并不是始终处于波峰(或波谷)，它仍然在平衡位置附近振动，只是振幅最大，等于两列波的振幅之和。(4)从波源S1、S2发出的两列波传到振动减弱的点B时是反相(即振动步调相反)的，引起B点的振动方向相反，振幅为A|A1A2|。(5)两波源S1、S2到振动减弱点B的距离之差x(2k1)(k0,1,2，)。(6)振动减弱的质点B并非一定不振动，只是振幅最小，等于两列波的振幅之差。判断是振动加强点还是减弱点可依据以下方法：若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该
6、点为加强点，若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点。类型一 产生明显衍射的条件【例1】 如图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析：根据能有明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多。从题图中可看出孔AB的尺寸小于一个波长，所以此时能明显地观察到波的衍射
7、现象，A项正确。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项正确。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项正确。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项错误。答案：ABC题后反思：一切波都能发生衍射，而要发生明显的衍射现象需满足一定条件，当不满足一定条件时，衍射现象仍存在，只是衍射现象不明显，不易被我们观察到。类型二 对波的叠加和干涉的理解【例2】 关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是()。A两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B两
8、列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零D两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大解析：根据波的叠加和干涉的概念可知，只要两列波相遇就会叠加，但如果两列波的频率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，所以选项A错误。发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇的点，所以选项B错误。因为某质点振动加强仅是振幅加大，但只要仍在振动就一定有位移为零的时刻，所以选项C正确，D错误。答案：C题后反思：本题考查的是波的叠加和波的干涉两个概念。对此有些同学有错误的认识，认为干涉必定叠加，叠加也必定干
9、涉。实际上，两列波相遇一定叠加，但不一定产生干涉图样。干涉图样是频率相同的两列波相遇时叠加的结果。在干涉中，波谷与波谷相遇的点和波峰与波峰相遇的点都是振动加强的点。振动加强点的位移也在做周期性变化。类型三 加强点和减弱点的判断【例3】 如图表示两个相干波源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，下列说法中正确的是()。AA、C两点的振动加强，B、D两点的振动减弱BE、F两点的振动强弱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析：该题考查对振动加
10、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。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项正确。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项错误。相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C项错误。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项正确。答案：AD题后反思：加强区始终加强，减弱区始终减弱，且相互间隔，所有的质点还是以相同的频率在各自的平衡位置上做简谐运动。