机械波的干涉和衍射

一、波的衍射

1、定义:波可以绕过障碍物继续传播的现象,叫波的衍射。

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2、产生的条件

障碍物或孔、缝的尺寸与波长相差不多或比波长小。

3、理解和应用

(1)障碍物或者孔的尺寸,并不是决定衍射发生的条件,而是衍射是否明显的条件。

(2)波传播到障碍物时,可看作是产生力一个新波源,发出与原来同频率的波,在孔或障碍物之后继续传播,便出现偏离直线传播。

(3)当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分明显,但衍射波的能量很弱,便不容易看到。

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    (4)提高衍射效果的方法:障碍物尺寸一定时,减小波源频率,增加波长;波源频率一定时,可以减小障碍物尺寸。

(5)“未见其人先闻其声”是声波衍射的实证,声波和孔或障碍物尺寸差不多,但是光波尺寸远小于障碍物,所有光不能绕过障碍物发生衍射,因此看不到人。

 

二、波的叠加

1、定义:

几列波相遇时,每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰,只是在重叠的区域里,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和.

2、叠加的特点

(1)质点的位移是几列波分别产生位移的矢量和;

(2)各列波的传播相互独立,互不干扰。

3、叠加示意图

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三、波的干涉

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1、产生稳定干涉的条件:频率相同的两列同性质的波相遇.

2、现象:两列波相遇时,某些区域振动总是加强,某些区域振动总是减弱,且加强区和减弱区互相间隔,这两种区域的位置 稳定不变.

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3、解释:对两个完全相同的波源产生的干涉来说,凡到两波源的路程差为一个波长整数倍时,振动加强;凡到两波源的路程差为半个波长的奇数倍时,振动减弱.

 

4、加强点和减弱点的判断
某质点的振动是加强还是减弱,取决于该点到两相干波源的距离之差△r.
(1)当两波源振动步调一致时
若△r=nλ(n=0,1,2,…),则振动加强;
若△r=(2n+1)(n=0,1,2,…),则振动减弱.
(2)当两波源振动步调相反时
若△r=(2n+1)(n=0,1,2,…),则振动加强;
若△r=nλ(n=0,1,2,…),则振动减弱.
2.波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象,产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长.

 

四、波的干涉与波的衍射的比较

定义

现象

明显现象的条件

相同点

波的衍射

波可以绕过障碍物继续传播的现象

波能偏离直线而传到直线传播以外的空间

缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长

干涉和衍射是波特有的现象

波的干涉

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的现象

振动强弱区域相间分布,加强区减弱区位置不变

两列波的频率相同

特别提示
1.波的干涉和衍射现象都是波特有的现象,可以帮助我们区别波动和其他运动形式.
2.任何波都能发生衍射现象,区别在于现象是否明显.
3.只有符合干涉条件的两列波相遇时才能产生干涉现象.