上节内容
波面和波线
惠更斯原理
波的反射
波的折射
知识回顾
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,好象他们并不存在。
生活实例
导入新课
第十二章 机械波
波的衍射
1
.
知道什么是波的衍射现象。
2.
知道波发生明显衍射现象的条件。
3
. 知道衍射是波的特有现象。
教学目标
知识与能力
:
能够运用衍射条件进行判断。
过程与方法
:
了解波的衍射在生活中的应用,感受物理与生活之间的联系。
情感、态度与价值观:
波发生明显衍射现象的条件。
教学重难点
★
教学重点
对波发生明显衍射现象的条件的应用。
★
教学难点
一、衍射现象
二、发生明显衍射的条件
三、惠更斯原理对衍射的解释
本节导航
一、衍射现象
波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫做
波的衍射
。
1.
定义
:
动画演示
二、发生明显衍射的条件
1.
为什么“未见其人先闻其声”?
2.
为什么光是直线传播而声波可以发生明显的衍射现象?
你认为能否发生明显衍射现象和什么因素有关?
探究
孔的大小和波长决定了能否发生明显的衍射现象。
总结
如果让你来设计一个实验验证我们的猜想,你将怎样设计?
1.
在波长不变的情况下改变障碍物或孔的尺寸,观察是否发生明显的衍射现象;
2.
在障碍物或孔的尺寸不变的情况下改变波长,观察是否发生明显的衍射现象。
设计方案
观察一:
狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时,发生明显衍射。
波长与狭缝宽度相差不多时,有明显衍射现象
观察二:
实验表明
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
为什么“未见其人先闻其声”?
数据:
1.
人耳能听到的声波的频率范围
20——20000Hz
;
2.
可见光频率范围
1.
一切波
都能发生
衍射
现象,这是波的特有属性!
注意
2.
在满足一定条件时,一切波都可产生明显的衍射现象。波的直线传播只是衍射不明显时的一种近似。
如何获得明显的衍射现象?
λ
一定时,可改变
l
,使
l
与
λ
接近
l
一定时,可改变
λ
,使
λ
与
l
接近
v一定时,可改变
f
,从而改变
λ
三、惠更斯原理对衍射的解释
.
.
.
.
.
.
.
.
.
障碍物
平面波
平面波波面
波达到狭缝处,缝上各点都可看作子波源,作出
子波
包络,得到新的波前。在缝的边缘处,波的传播方向发生改变。
动画:直线水波的衍射
课堂小结
衍射是波特有的现象,一切波都会产生衍射现象
衍射现象总是存在的,只有明显与不明显的差异
障碍物或孔的尺寸大小,并不是决定衍射能否发生的条件,是发生明显衍射的条件。
一般情况下波长较大的波容易产生显著的衍射现象。
波传到小孔(或障碍物)时,小孔或障碍物仿佛是一个新的波源,由它发出与原来同频率的波在孔或障碍物后传播,于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象。
当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分突出,但由于能量的减弱,衍射现象不容易观察到。
1.
以下关于波的衍射的说法,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.
当孔的尺寸比波长越小,衍射现象明显
C.
当障碍物的尺寸比波长大得多时,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
B
课堂练习
2.
关于波的衍射下列说法中正确的是( )
A
.在衍射现象中,波不是沿直线传播的
B
.水波碰到障碍物后返回传播的现象属于衍射现象
C
.横波能发生衍射,而纵波不能发生衍射
D
.不能发生明显衍射的,必定不是波
E
.衍射是一切波的特性
F
.波长跟孔的宽度差不多时能发生明显衍射 现象
AEF
3.
如图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。
B
A
C
C
A
4.
如图是观察水面波衍射的实验装置,
AC
和
BD
是两块挡板,
AB
是一个孔,
O
为波源,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)
之间距离表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况,下述描述正确的是( )
AB
A.
此时能明显观察到波的衍射现象。
B.
挡板前波纹间距离相等。
C.
如果将孔
AB
扩大,有可能不会产生衍射现象 。
D.
如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显地观察衍射现象。
5.
已知空气中的声速为
340m/s
,现有几种声波:(
1
)周期为
0.05s
;(
2
)
频率为
104Hz;
(
3
)波长为
10m
.它们传播时若遇到宽度约为
13m
的障碍物,发生明显衍射现象的是( )
A.
(
1
)和(
2
)
B.
(
2
)和(
3
)
C.
(
1
)和(
3
)
D.
都可以
C
6.
在用水波槽做衍射实验时,若打击水面的振子振动频率是
5Hz
,水波在水槽中的传播速度为
0.05rn
/
s
,为观察到明显的衍射现象,小孔的直径
d
应为( )
A
.
10cm B
.
5cm
C
.
d
>
1cm D
.
d
<
1cm
D
7.
有一障碍物的高度为
10m
,下列波衍射现象最朋显的是( )
A.
波长为
40m
的波
B.
波长为
9
.
9m
的波
C.
频率为
40Hz
的声波
D.
频率为
5000MHz
的电磁波(
v
=
3.0×108m
/
s
)
A