1、第十二章 机械波 12.4 波的衍射和干涉（一） 【教学目标】 1知道什么是波的衍射 。 2知道波发生明显衍射的条件。 3知道衍射是波所特有的现象。 重点： 1.波的衍射现象。 2.波能够产生明显衍射的条件。 难点：产生明显衍射现象的条件的理解 【自主预习】 1.波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的_。 2实验表明：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长_，或者比波长 _时，才能观察到明显的衍射现象。 3一切波_发生衍射。衍射是波_的现象。 4.衍射现象的理解 衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。 凡能发生衍射现象的就是波。 波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异。 波长
2、较长的波容易产生明显的衍射现象。 波传到孔或障碍物时，孔或障碍物仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的 渡在孔或障碍物后传播，就偏离了直线方向。因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的 近似。 【典型例题】 【例 1】下列关于波的衍射的说法正确的是 ( ) A衍射是一切波特有的现象 B，对同一列波，缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长小时，衍射现 象明显 C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 D声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大 【例 2】关于波的衍射下列说法正确的是 ( ) A衍射是一切波的特性 B波长跟孔的宽度差不多时，能发生明显的衍射现象 C波长比孔的宽度小得越多
3、，衍射现象越不明显 D 波长比孔的宽度大得越多，衍射现象越不明显 【例 3】甲、乙两人分乘两只船在湖中钓鱼，两船相距 24 m，有一列水波在湖面上传播， 使每只船每分钟上下浮动 10 次。当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有 一个波峰，则此水波的波长为多少?波速为多少?若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线 杆，是否会发生明显的衍射现象? 选修 3-4 【例 4】如图 1242 所示是观察水面波衍射现象的实验装置，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)之间的距离表示一个波长，则波 经过孔之后的传播情况，
4、下列描述中正确的是( ) 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，能更明显的观察到衍射现 象 【例 5】 把 M、 N 两块挡板中的空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了如图 1243 所示的图样，位置 P 处的水没有振动起来，现要使挡板左边的振动传到 P 处，在 不改变挡板 M 的左右位置和 P 点位置的情况下，可以采用哪些办法？ 【课堂反馈】 1以下关于波的衍射的说法中正确的是（ ） A波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象 B当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显 C当
5、孔的大小比波长小时，衍射现象很明显 D只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时，才会发生明显的衍射现象 2 如图 10.44 所示，S 是振源，MN 是带孔的挡板，其中 M 固定，N 可以上下移动， 为了使原来不振动的 A 点振动 起来，可采用的办法是（ ） A增大 S 的振动频率 B减小 S 的振动频率 CN 上移 DN 下移 【课后练习】 1以下关于波的衍射说法正确的是 ( ) A波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象 B当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显 C当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显 D只有当障碍物的尺寸与波长差不多时，才会发生明显的衍射现象 2关于波的衍射现象，下列说法
6、正确的是 ( ) A某些波在一定条件下才有衍射现象 B某些波在任何情况下都有衍射现象 C一切波在一定条件下都有衍射现象 D一切波在任何情况下都有衍射现象 3对于波长为 100m 的声波，下列说法正确的是 ( ) A在同一均匀介质中，此波比波长为 20 的声波传播得更快 B不能被听见 C当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显 D只有当障碍物的尺寸与波长差不多时，才会发生明显的衍射现象 4在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率为 5Hz，水波在水波槽中的传 播速度为 0.05m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径应为 ( ) A10cm B5m C大于 1cm D小于 1cm 5 “闻其
7、声而不见其人”是因为一般障碍物的尺寸( ) A可以跟声波波长相比较，使声波发生明显衍射 B比声波波长大得多，声波不能发生衍射 C可以跟光波波长相比较，使光波也发生衍射 D比光波波长大得多，光波不能发生明显衍射 6关于波的衍射现象，下列说法中正确的是( ) A水波绕过障碍物而继续传播的现象，即为波的衍射现象 B衍射现象是波特有的现象 C一切波都能发生衍射，只不过明显与否而已 D要发生明显的衍射，必须满足一定的条件 7在下列四种情况中，能够使声波发生明显衍射的情况是( ) A声源频率为 330 Hz，声速为 340 m/s，障碍物尺寸为 60 m60 m B声源频率为 330 Hz，声速为 1 5
8、00 m/s，障碍物尺寸为 60 m60 m C声源频率为 300 Hz，在空气中传播，障碍物尺寸为 1 m1 m D声源频率为 300 Hz，声速为 1 500 m/s，障碍物尺寸为 1 dm1 dm 8关于波的衍射现象，下列说法正确的是( ) A当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象 B只有孔的尺寸与波长相差不多，或者比波长还小时才会观察到明显的衍射现象 C只有波才有衍射现象 D以上说法均不正确 9下列属于明显衍射现象的是( ) A隔墙有耳 B池中假山前有水波，假山后无水波 C河中芦苇后面没有留下无波的区域 D在大山前喊话，多次听到自己的声音 10关于衍射，下列说法正确的是( ) A发
9、生衍射就是波传到障碍物或孔的后面 B发生衍射的同时把波源的能量传播到“衍射”区域 C衍射只有波才能发生 D只 有孔才能发生衍射，一块挡板不可能发生波的衍射 11水波通过小孔，发生了一定程度的衍射，为使衍射现象更明显， 下列做法可取的是 ( ) A增大小孔尺寸 B. 减小小孔尺寸 C增大水波频率 D减小水波频率 12在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是 5 Hz，水波在水波槽中的 传播速度是 0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径 d 应为( ) A10 cm B5 m Cd1 cm Dd1 cm 13波长为 60 m 和 17 m 的两列声波在空气中传播时，下列叙述中
10、正确的是( ) A波长 60 m 的声波比波长 17 m 的声波传播速度慢 B波长 60 m 的声波比波长 17 m 的声波频率小 C波长 60 m 的声波比波长 17 m 的声波易发生衍射 D波长 60 m 的声波不能被反射 14如下图所示是水波遇到小孔或障碍物后的图象，图中每两条实线间的距离约为一个 波 长，则其中可能出现的图象是( ) 15如图 1045 所示是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图， 情况中水波 的频率最大； 情况中水波的频率最小 例题答案： 1. 答案 ：A、B、D 解析： 衍射是一切波特有的现象，所以选项 A 对 c 错；发生明显的衍射现象是有 务件的，只
11、有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明 显的衍射现象，所以选项 B 是正确的；声波的波长在 17 cm 到 17 m 之问，一般常见的障 碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易发生衍射现象，所以选项 D 也是正确的。 2. ABC 3. 16m. 8/3m/s 会发生 4 【答案】A、B、C 【解析】根据能有明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多。从图 中可看出孔 AB 的尺寸小于一个波长，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
12、满足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。 5. 解析：波发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相差不多，或者比 波长更小，所以要使 P 点振动起来，有两种方法：一是减小孔的尺寸；二是增大波的波长。 N 板向上移，可以减小孔的尺寸，由 v f 可知，水波的波速一定，减小波源的频率可以 增大水波的波长。 答案： N 板上移，或减小波源振动的频率 课后练习： 5.解析：发生明显衍射现象的条件为障碍物或孔的尺寸比波长小，或与波长相差不多。 由于声
13、波波长大，能发生明显衍射现象，而光波波长太小，遇到常见物体或人，不能发生 明显衍射现象，故答案为 A、 D。 答案：A、D 6. 解析：根据衍射的定义和产生明显衍射现象的条件可知，A、B、C、D 都正确。 答案：A、B、C、D 7. 解析：由 得： A C1.03 m， B D4.55 m，根据明显衍射的条件：障碍 vf 物的尺寸与波长相差不多，或比波长更小，可知，C、D 正确。 答案：C、D 8 BC 当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只不过不明显只有当孔、缝或 障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显衍射现象，切不可把此 条件用来判断波是否发生了衍射现 象 9 AC
14、10 ABC 波在发生衍射时，其衍射区域的质点振动，因此具有能量小孔或障碍物 只要满足条件都能发生明显的衍射现象， D 不正确 11 BD 根据发生明显衍射的条件，可知本题中要使现象更明显，可采取：减小小孔 直径或增大水波波长，或同时减小小孔直径、增大水波波长，所以选项 B 正确， A 错误； 改变频率表面看对现象好像没影响，但情景中是水波，介质已确定，由 v f 知：若 f 改变了， 也会改变，就会影响衍射发生的明显程度，因此欲增大波长，必减小水波频率， 故 C 错， D 正确 12 D 本题考查波发生明显衍射的条件，一般直接比较孔的直径 d 与水波波长 的 关系即可，当 d 时肯定发生明显的衍射，由题知水波的波长 m0.01 vf 0.055 m1 cm.即孔径 d 应与 1 cm 相当或比它还小 13 BC 两列声波在同种介质中波速相同，选项 A 错误；由 vf 得 f ，波长 v 越大，频率越小，选项 B 正确；波长越大越容易发生衍射，选项 C 正确；一切波都能发生 反射，选项 D 错误 14 AB 15.
