波的衍射和干涉
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波的干涉和衍射
教案
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【课 题】 ?2.5 波的干涉和衍射
【教学目标】
一、知识与技能:
1、知道波的干涉和衍射现象
2、理解波的独立传播原理和叠加原理
3、理解波产生稳定干涉现象的条件 4、理解波产生明显衍射现象的条件
二、过程和方法:
通过对频率相同的两列波的相遇现象的观察，以及对频率不同的两列波的相遇现象的观察，并且对比，知道如何从现象中归纳波产生稳定干涉现象的条件。 通过观察在波源前放置不同大小的，不同形状的障碍物所产生的现象，并作对比，知道如何从现象中归纳产生明显衍射现象的条件。
三、情感、态度与价值观:
让学生观察实验现象，并从中归纳出结论的过程，激发学
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生关心周围事物的兴趣。
【学情分析】
这部分知识对学生来讲属于全新的，但由于新课标对这部分知识的要求只是定性的学习，所以如果老师能够做好演示实验，那么学生接受这部分知识并不困难。学生在我们的生活中已经观察过干涉和衍射现象，很有必要引导学生去发现和再认识已经观察过的有关现象，这对培养学生学习物理的兴趣也很有意义。
【教学思路】
以实验演示为突破口，引导学生认识新物理现象，归纳干涉、衍射的规律;然后依据波的叠加原理对所发生的现象作出解释;对易混淆的概念，通过对比分析予以澄清。
【教学重点、难点】
重点:波的叠加、波的干涉、衍射及发生波的干涉、衍射的条件。
难点:波的独立传播原理和波的叠加原理、对干涉后加强与减弱的正确理解。
【教学方法、学习方法】
1教法:实验观察法、点拨式讲授。 2学法:观察、思考、归纳
总结
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。
【教学流程】
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【教学过程及知识要点】
(一)波的叠加原理
1. 观察分析实验现象及生活现象:绳上波的叠加、水波叠加
2. 归纳总结规律:
几列波在介质中相遇时能保持各自的特性(频率、波长、振动方向等)继续传
播互不影响。这就是波的独立传播原理。
在相遇区域里，任一质点的位移是各列波单独存在时在该点所引起的位移的矢
量和。这就是波的叠加原理。
(二)研究波的干涉
1. 实验观察:
注意观察频率相同的两列波的叠加情况，注意老师是引导提示，概括现象结论。
2. 分析论证:
利用叠加原理分析同频率的两列波的叠加结果
若两列波的波峰同时到达某一点，这时该质点的向上的位移最大，由于两列波的周期相同，那么过半个周期后两列波的波谷又会同时到达该点，这时该质点向下的位移也最大。即该质点的振幅等于两列波振幅之和，也即振动最强。
若一列波的波峰与另一列波的波谷同时到达某一点，这时
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该质点的的位移等于
两列波的振幅之差，即该质点的振幅等于两列波振幅之差，也即振动最弱。
振动最弱的含义是介质中各个质点比较，该质点的振幅最小，并非其位移始终
最小。假设两列波的振幅不等，实际上两列波的波峰与波谷在该点相遇的时刻，该两列波的波峰与波谷在该点相遇，该点的振幅将为零，即不振动。
另一方面，由于两列波的周期相同，我们可以推知:振动加强的点振动总是加
强的，振动减弱的点振动总是减弱的。即:在振动减弱的点，永远不会出现波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇的情况，在振动加强的点，永远不会出现波峰与波谷相遇的情况。既不是振动加强也不是振动减弱的点，其振幅将介于振幅之差与振幅之和之间。
3. 同频率的两列波的叠加规律的归纳总结:
参看教材p.46的图2-34:其实线表示波峰、虚线表示波谷，这张图反映的某一个
时刻波峰与波谷的分布情况。可以看出振动加强的点与振动减弱的点的分布有明显的规律:
同频率、振动方向相同的两列波的叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域
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的振动减弱，而且振动加强的区域(放射状的实线上)与振动减弱的区域(放射状的虚线上)相互间隔，始终稳定。这种现象叫波的干涉。能够产生干涉的波源叫做相干波源，介质中干涉所形成的图样叫做干涉图样。
4(.结论归纳
提问:要产生干涉现象，两个波源应该满足什么条件,
从上面的学习中可以知道两个波源应该满足:
两个波源振动频率相同、两个波源振动方位相同、两个波源振动步调有固定的
关系(即固定的相位差)。
我们称这些条件为两列波的相干条件，当然满足相干条件的两个波源一定是相
干波源了。
(三)研究波的衍射
1. 实验观察:
观察分析实验现象及生活现象:水波的衍射、声波的衍射
2. 什么是衍射现象:
波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做衍射。
3. 实验探究:
什么情况下衍射现象比较明显,什么情况下衍射现象不明显?
实验条件控制:
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?保持波长不变，改变宽窄缝的度(实验结果见教材p.47照片)
实验结论:当缝的宽度比波长小，或者与波长差不多时可以发生明显的衍射。 ?保持缝宽不变，改变水波的波长，可以得到一致的结论:
当缝的宽度比波长小，或者与波长差不多时可以发生明显的衍射。
4( 结论归纳
发生明显衍射的条件:当缝、孔或障碍物的尺寸比波长小或者与波长差不多时，
波遇到障碍物后可以发生明显的衍射现象。
5(分析论证:
用惠更斯原理理解为什么会发生衍射以及为什么是那样的规律
(1)如果缝宽远大于波长，我们用惠更斯原理作出平面波通过挡板后过很短时间
Δt后的子波波面，以缝间介质中的各点为圆心，以vΔt为半径画圆，进一步作这些子波波面的包络面从而可以确定衍射波的波面(即时间Δt后的波前)。可以看到衍射波的波线基本上是直线传播，向“阴影”(直线传播不能到达的区域)里传播的能量将远小于直线传播的能量，所以衍射现象不显著。如下图甲。
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(2)如果缝宽小于波长或与波长差不多，我们仍然可以利用惠更斯原理作出衍射波的波面和波线，如上图乙。其波面(前)近似是圆形的，其波线明显指向“阴影”区域。可以预见衍射现象非常明显。实验现象不正是如此吗～
【课堂练习】
1(如图是某时刻t两列波的叠加图，S1、S2是相干波源，它们的振动情况完全相同，发出两列完全相同的水波，波峰、波谷分别用实线、虚线表示，下列说法正确的是
【 】
A(B质点始终位于波谷处，D质点始终位于波峰处
B(经过半个周期，B质点变为波峰，D质点变为波谷
C(只有D质点振动始终加强
D(C、E两质点振动始终减弱
参考答案:BD
2(如图7—49所示,广场上有一个半径为45m的圆,AB是直径,在圆心O点
和A点处分别安装两个有相同声源的扬声器,它们发出的声波波长是10m.
有一人站在B处几乎听不到声音,他沿着圆周逆时针向A走,在走到A之前,
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他还有几次几乎听不到声音?
参考答案:8次
D S1 S2
【课堂小结】 1、
干涉、衍射是波特有的现象，不光机械波能够发生，一切波都可
以发生 干涉和衍射(还有下一节要学习的“多普勒效应”)。
2、 发生干涉现象的条件是:频率相同的两列波的波源振动方向相同，
而且有固定的中的步调关系(即固定的相差)。
3、 发生明显衍射现象的条件是:障碍物或孔的尺寸比波长小，或者
与波长差不多。
【家庭作业与活动】
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