高二物理选修3-4_12.4_波的衍射和干涉_LI

机械波的衍射和干涉,图精致

第十二章 机械波五、波 的 衍 射

机械波的衍射和干涉,图精致

在波的前进方向上放一个有孔的屏， 可以看到波可以绕到屏的后面继续传播。

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【衍射现象】实例1、在水塘里微风激起的水波遇到 突出水面的小石子、芦苇、会绕过他们 继续传播，好像他们并不存在。

实例2、闻其声不见其人 隔墙有耳

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一、波的衍射定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫做 波的衍射。

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【实验现象】1、窄缝或障碍物的宽度 与波长相比非常大时， 水波将直线传播，观察 不到衍射现象。

2、窄缝或障碍物的宽度比波长大得越多，衍 射现象越不明显；3、窄缝或障碍物的宽度 与波长相差不多时，有 明显的衍射现象。

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二、发生明显衍射现象的条件1、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。 2、衍射的实质：振动的形式和能量传到 障碍物后方的阴影区域中。 思考：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越 小越好吗？

当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射 到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显。

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【波的衍射实例】1、衍射是波特有的现象，一切波都能 发生衍射。但要发生明显的衍射现象需 要满足一定的条件，当不满足时，衍射 现象虽然存在，但由于是不明显的衍射 现象，不易被我们观察到。

2、具体实例：1)声波的衍射 ——隔墙有耳 2)电磁波的衍射 ——收看电视

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【思考与讨论】 1、能试着解读“闻其声不见其人”中所包含 的物理知识吗？ 人耳所听声音频率范围：20Hz-20000Hz 人耳所听声音波长范围：17m-17mm 人眼所能看到的可见光波长的范围： 400nm-700nm 2、在有些偏远的山区，收音机 能收到清晰的声音信号，而电 视机信号却不清晰，你能根据 所学的物理知识给出一个合理 的解释吗？

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【思考与讨论】

3、医院中有一种“B超”仪器，常用来探测 人体内脏的位置及发现可能的病变，这种仪 器为什么要使用超声波而不用普通的声波？1)超声波的频率范围为大于20000Hz,其相应波 长小于17mm;

2)超声波频率高，故超声 波能量大，才容易穿透皮 肤和组织；3)超声波波长短，不易衍 射，在一定距离内沿直线 传播，方向性好，故所拍 图像清晰。

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【生活现象】池塘中两水波相遇时，会发生什 么现象呢？

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三、波的叠加1、波传播的独立性

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1、波的独立传播原理两列波相遇时，位移发生合成变化；相遇后， 波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，都保持各 自的运动状态继续传播，彼此之间没有互相影响。1、相遇前

2、相遇时刻 3、相遇过程4、相遇后

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例如： 红绿光束空间交叉相遇 (红是红、绿是绿，…)

听乐队演奏 (仍可辨出不同乐器的音色、旋律) 空中无线电波很多 (仍能分别接收各个电台)

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2、波的叠加原理在几列波重叠的区域里，介质的质点 同时参与这几列波所引起的振动，质点振 动的位移等于这几列波单独传播时引起的 位移的矢量和。

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【生活中波的独立传播和叠加】开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音 特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。

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频率相同的两列波叠加实 验 演 示