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1．波的衍射 (1)波的衍射現(xiàn)象 首先觀察水槽中水波的傳播：圓形的水波向外擴(kuò)散，越來越大。然后，在水槽中放入一個(gè)不大的障礙屏，觀察水波繞過障礙屏傳播的情況。 波繞過障礙物的現(xiàn)象，叫做波的衍射。 再引導(dǎo)學(xué)生觀察：在水槽中放入一個(gè)有孔的障礙屏，水波通過孔后也會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象。 看教材中的插圖，解釋“繞過障礙物”的含義。 (2)發(fā)生明顯波的衍射的條件 ①在不改變波源的條件下，將障礙屏的孔由較大逐漸變小。可以看到波的衍射現(xiàn)象越來越明顯。 由此得出結(jié)論：障礙物越小，衍射現(xiàn)象越明顯。 ②可能的話，在不改變障礙孔的條件下，使水波的波長(zhǎng)逐漸變大或逐漸變小?？梢钥吹?，當(dāng)波長(zhǎng)越小時(shí)，波的衍射現(xiàn)象越明顯。 由此得出結(jié)論：當(dāng)障礙物的大小與波長(zhǎng)相差不多時(shí)，波的衍射現(xiàn)象較明顯。 小結(jié)：發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物或孔的大小比波長(zhǎng)小，或者與波長(zhǎng)相差不多。 波的衍射現(xiàn)象是波所特有的現(xiàn)象。 在生活中，可遇到的波的衍射現(xiàn)象有：聲音傳播中的“隔墻有耳”現(xiàn)象；在房間中可以接受到收音機(jī)和電視信號(hào)，是電磁波的衍射現(xiàn)象。 教師在線 例1．一列水波穿過小孔產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，衍射后水波的強(qiáng)度減弱是因?yàn)椋?/span> ）  A、水波的波長(zhǎng)增大 B、水波的周期增大 C、水波的頻率減小 D、水波的振幅減小例2．如圖所示，S為波源，M、N為兩塊擋板，其中M板固定，N板可上下移動(dòng)，兩板中間有狹縫。此時(shí)，測(cè)得A點(diǎn)沒有振動(dòng)，為了使A點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)，可采用的方法是（ ） A、增大波源頻率 B、減小波源頻率 C、將N板向上移動(dòng)一些 D、將N板向下移動(dòng)一些 2．波的干涉 ①觀察現(xiàn)象：在水槽演示儀上有兩個(gè)振源的條件下，單獨(dú)使用其中的一個(gè)振源，水波按照該振源的振動(dòng)方式向外傳播；再單獨(dú)使用另一個(gè)振源，水波按照該振源的振動(dòng)方式向外傳播。 現(xiàn)象的結(jié)論：每一個(gè)波源都按其自己的方式，在介質(zhì)中產(chǎn)生振動(dòng)，并能使介質(zhì)將這種振動(dòng)向外傳播。  ②觀察現(xiàn)象：找兩個(gè)同學(xué)拉著一條長(zhǎng)橡皮管，讓他們同時(shí)分別抖動(dòng)一下橡皮管的端點(diǎn)，則會(huì)從兩端各產(chǎn)生一個(gè)波包向?qū)Ψ絺鞑?。?dāng)兩個(gè)波包在中間相遇時(shí)，形狀發(fā)生變化，相遇后又各自傳播。現(xiàn)象的結(jié)論：波相遇時(shí)，發(fā)生疊加。以后仍按原來的方式傳播。 (1)波的疊加 兩列波相遇時(shí)，在波的重疊區(qū)域，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移，都等于兩列波分別引起的位移的矢量和。 結(jié)合圖1，解釋此結(jié)論。 解釋：在介質(zhì)中選一點(diǎn)P為研究對(duì)象，在某一時(shí)刻，當(dāng)波源1的振動(dòng)傳播到P點(diǎn)時(shí)，若恰好是波峰，則引起P點(diǎn)向上振動(dòng)；同時(shí)，波源2的振動(dòng)也傳播到了P點(diǎn)，若恰好也是波峰，則也會(huì)引起P點(diǎn)向上振動(dòng)；這時(shí)，P點(diǎn)的振動(dòng)就是兩個(gè)向上的振動(dòng)的疊加，P點(diǎn)的振動(dòng)被加強(qiáng)了。(當(dāng)然，在某一時(shí)刻，當(dāng)波源1的振動(dòng)傳播到P點(diǎn)時(shí)，若恰好是波谷，則引起P點(diǎn)向下振動(dòng)；同時(shí)，波源2的振動(dòng)傳播到了P點(diǎn)時(shí)，若恰好也是波谷，則也會(huì)引起P點(diǎn)向下振動(dòng)；這時(shí)，P點(diǎn)的振動(dòng)就是兩個(gè)向下的振動(dòng)的疊加，P點(diǎn)的振動(dòng)還是被加強(qiáng)了。)用以上的分析，說明什么是振動(dòng)被加強(qiáng)。 波源1經(jīng)過半周期后，傳播到P點(diǎn)的振動(dòng)變?yōu)椴ü?，就?huì)使P點(diǎn)的振動(dòng)向下，但此時(shí)波源2傳過來的振動(dòng)不一定是波谷(因?yàn)閮刹ㄔ吹闹芷诳赡懿煌?/span>)，所以，此時(shí)P點(diǎn)的振動(dòng)可能被減弱，也可能是被加強(qiáng)的。(讓學(xué)生來說明原因) 思考：如果希望P點(diǎn)的振動(dòng)總能被加強(qiáng)，應(yīng)有什么條件？  思考：如果在介質(zhì)中有另一質(zhì)點(diǎn)Q，希望Q點(diǎn)的振動(dòng)總能被減弱，應(yīng)有什么條件？結(jié)論：波源1和波源2的周期應(yīng)相同。 (2)波的干涉 觀察現(xiàn)象③：水槽中的水波的干涉。對(duì)水波干涉圖樣的解釋中，特別要強(qiáng)調(diào)兩列水波的頻率是相同的，所以產(chǎn)生了在水面上有些點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，而另一些點(diǎn)的振動(dòng)減弱的現(xiàn)象，加強(qiáng)和減弱的點(diǎn)的分布是穩(wěn)定的。 如圖2所示。在解釋和說明中，特別應(yīng)強(qiáng)調(diào)的幾點(diǎn)是：①此圖是某時(shí)刻兩列波傳播的情況；②兩列波的頻率(波長(zhǎng))相等；③當(dāng)兩列波的波峰在某點(diǎn)相遇時(shí)，這點(diǎn)的振動(dòng)位移是正的最大值，過半周期后，這點(diǎn)就是波谷和波谷相遇，則這點(diǎn)的振動(dòng)位移是負(fù)的最大值；④振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)的振動(dòng)總是加強(qiáng)的，振動(dòng)減弱的點(diǎn)的振動(dòng)總是減弱的。 在以上分析的基礎(chǔ)上，給出干涉的定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉，形成的圖樣叫做波的干涉圖樣。 小結(jié)： 介質(zhì)中某點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，是指這個(gè)質(zhì)點(diǎn)以較大的振幅振動(dòng)；而某點(diǎn)的振動(dòng)減弱，是指這個(gè)質(zhì)點(diǎn)以較小的振幅振動(dòng)，這與只有一個(gè)波源的振動(dòng)在介質(zhì)中傳播時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)均按此波源的振動(dòng)方式振動(dòng)是不同的。 (3)波的干涉與疊加的關(guān)系 干涉是一種特殊的疊加。任何兩列波都可以進(jìn)行疊加，但只有兩列頻率相同的波的疊加，才有可能形成干涉。 干涉是波特有的現(xiàn)象。  教師在線 例1．如圖10－39表示兩個(gè)相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇，圖中實(shí)線表示某時(shí)刻的波峰，虛線表示的是波谷，下列說法正確的是（ ） A、a、c兩的振動(dòng)加強(qiáng)，b、d兩點(diǎn)的振動(dòng)減弱 B、e、f兩點(diǎn)的振動(dòng)介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間 C、經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置互換 D、經(jīng)半個(gè)周期后，原來位于波峰的點(diǎn)將位于波谷，原來位于波谷的點(diǎn)將位于波峰  例2．如圖10－40所示，在y軸上的Q、P兩點(diǎn)上有兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的波源，它們激起的機(jī)械波的波長(zhǎng)為1m，Q、P兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為yQ=6m，yP=1m，那么在x軸上+∞到-∞的位置上，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域有_______個(gè)。 |
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