1、1新情境激趣引航内燃机、通风机、鼓风机、压缩机、燃气轮机在排放各种高速气流的过程中，都伴随有噪声利用干涉原理制成的干涉型消声器可以降低这种噪声如图所示为一台干涉型消声器的原理图通过本节的学习将破解其中的奥秘2 新知识预习探索学习目标 1.知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件2.理解波的叠加原理3.知道什么是波的干涉现象及其产生条件4.会用波的衍射、干涉现象解释相关问题新知预习一、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
2、特有的现象二、波的干涉1波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，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2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：两列波的频率必须相同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，干涉是波特有的现象问题探索想一想问题1 日常生活中“闻其声不见其人”的物理现象的原因是什么？提示：声波在空气中的波长较长，可以跟一般障碍物的尺寸相比拟，很容易发生衍射现象，绕过障碍物传入人耳而光波由于波长很短，障碍物或孔的尺寸远大于光的波长，光波不能绕过障碍物
3、发生衍射，所以只能听到声音而看不到说话的人问题2 有人说在波的干涉图样中，加强点就是位移始终最大的点，减弱点就是位移始终为零的点，这种说法对吗？提示：这种说法不正确在干涉图样中的加强点是以两列波的振幅之和为振幅做振动的点，某一瞬时振动位移可能是零同理，减弱点是以两列波的振幅之差为振幅做振动的点，它的位移不一定始终为零.3新课堂互动探究 知识点一对波的衍射现象的理解重点聚焦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
4、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典例精析如图是观察水面波的衍射的实验装置，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，下列描述中错误的是()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
5、可看出孔AB的尺寸与波长相差不多，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，将可能不满足发生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，将可能不满足发生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【答案】D【方法归纳】考查发生明显衍射现象的条件跟踪练习1(多选)如图所示，S是波源，M、N是两块挡板，其中M板固定，N板可以左右移动，两板中间有一狭缝此时A点没有明显振动，为了使A点能发生明显的振动，可采取的方法是()A增大波源振动频率 B减小
6、波源振动频率C将N板向右平移一些D将N板向左平移一些【解析】由题意可知，A点处于挡板M后面的“阴影区”内要使之有明显的振动，需使波发生明显的衍射，关键在于孔缝的尺寸要跟波长相差不多，或者比波长更小因此，本题为使A明显振动有两条途径：其一，若保持狭缝宽度不变，可减小波的频率以增大波长，当波长大于缝的宽度时，由于衍射而使A明显摆动其二，若波源振动频率不变，可将N板向左平移，使缝的宽度减小，当缝宽小于波长时，波发生明显衍射，也可使A明显地振动【答案】BD知识点二波的干涉重点聚焦1干涉现象：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，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫
7、波的干涉，形成的图样叫波的干涉图样2产生稳定干涉图样的条件：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，看不到稳定的干涉图样3振动加强点和减弱点的判断方法(1)条件判断法：振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为s，那么当s2k 2 时为加强点；当s(2k1)2时为减弱点(k0,1,2)若两波源振动步调相反，则上述结论相反(2)现象判断法：若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强点若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点4波的干涉现象中的加强区和减弱区在波的干涉现象中，加强区是指该区域
8、内质点的振幅A增大，减弱区是指该区域内质点的振幅A减小设两个频率和步调都相同的波源单独引起的振幅分别为A1和A2，则在振动加强区中质点振动的振幅为A1A2，在振动减弱区域中质点的振幅为|A1A2|，不论加强区还是减弱区中的质点，都仍然在其平衡位置附近做振动，它们的振动位移仍随时间发生周期性变化因此，某一时刻，加强区域中质点的位移有可能小于减弱区域中质点振动的位移若A1A2，则减弱区中质点的振幅为零，不振动特别提醒(1)振动加强的点始终在以振源的频率振动的，其振幅不变，但其位移随时间发生变化(2)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，它们都在平衡附近振动，有的时刻位移为零(3)
9、振动减弱的点的振动始终减弱，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列波的振幅相同，则振动减弱的点将总是处于静止的典例精析(多选)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【答案】AD【解析】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
10、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【方法归纳】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
11、跟踪练习2.如右图所示为声波干涉演示仪的原理图，两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率_的波当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅_；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅_相同减小增大【解析】声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率相同的波且相位差固定若波程相差为半波长的偶数倍，则干涉相长；若波程相差为半波长的奇数倍，则干涉相消所以若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅减小；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅增大4 新思维随堂自测1.下列现象或事实属于衍射现象的是()A风从窗户吹进
12、来B雪堆积在背风的屋后C水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块，小石块对波的传播没有影响D晚上看到水中月亮的倒影【解析】波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象称为波的衍射C与衍射现象相符【答案】C2下列关于两列波相遇时叠加的说法，不正确的是()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相遇后两列波各自的波形和传播方向与相遇前完全相同C在相遇区域，任一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，相互都听得清楚，说明波在相遇时互不干扰【解析】波的叠加原理是：两列波相遇时，互相穿过，互不干扰，相遇区域的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和【答案】A3两列波相叠加发
13、生了稳定的干涉现象，那么()A两列波的频率不一定相同B振动加强区域的各质点都在波峰上C振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始终减弱D振动加强的区域和振动减弱的区域不断周期性地交换位置【解析】两列波发生稳定的干涉的条件是两列波的频率相同且相位差恒定，故A错；且振动加强区始终加强，振动减弱区始终减弱，形成稳定的干涉图样，C对D错；振动加强区域的各质点只是振幅最大，它们也在自己的平衡位置附近振动，并不是只在波峰上，B错【答案】C4(多选)关于干涉和衍射现象说法正确的是()A两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象B因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象C叠加规律适用于一切波D只
14、有频率相同的两列波叠加才能产生稳定的干涉现象【解析】频率相同是干涉的必要条件，A错，D对；一切波在任何条件下都能发生衍射现象，但只有障碍物的尺寸与波长相差不多，或比波长小时，衍射才最明显，B错；波的叠加没有条件限制，C对【答案】CD5 新视点名师讲座衍射和干涉的比较衍射和干涉内容波的衍射波的干涉定义波可以绕过障碍物继续传播的现象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，而且加强和减弱的区域相间隔分布的现象现象波能偏离直线而传到直线传播以外的空间振动强弱相间的区域、明暗相间的条纹或圆环可观察到现象的条件缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小两列波的频率相同相同点干涉和衍射是波特有的现象 利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示，则()A图甲、乙均显示了波的干涉现象B图甲、乙均显示了波的衍射现象C图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象D图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象【解析】由图容易看出图甲是小孔衍射的波形，图乙是干涉的波形【答案】D【点拨】干涉条纹的显著特点是加强与减弱区间隔出现，衍射条纹的显著特点是波传播到阴影区域.
