第3节 波的干涉和衍射 第节 多普勒效应及其应用课件.ppt

1、第第2章机械波章机械波第第3节波的干涉和衍射节波的干涉和衍射第第4节多普勒效应及其应用节多普勒效应及其应用第第2章机械波章机械波 栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波一、波的干涉现象一、波的干涉现象 1波的叠加原理波的叠加原理(1)波的独立传播特性：波在相遇时仍然能够保持各自的波的独立传播特性：波在相遇时仍然能够保持各自的_继续传播，相遇的波一旦脱离接触又会按照原来继续传播，相遇的波一旦脱离接触又会按照原来的运动状态继续传播的运动状态继续传播(2)波的叠加原理：波在相遇的区域里，介质内部的质点同时参波的叠加原理：波在相遇的区域里，介质内部的质点同时参加相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列

2、加相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列_时到达该处引起的位移的叠加时到达该处引起的位移的叠加(矢量和矢量和)，如图所示，如图所示 运动状态运动状态单独存在单独存在栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波2波的干涉波的干涉(1)实验及现象实验及现象 实验：波源是固定在同一个振动棒上的两个小球，当振动棒实验：波源是固定在同一个振动棒上的两个小球，当振动棒带动两个小球振动时，将会产生振动带动两个小球振动时，将会产生振动 和振动和振动 都都相同的两列水波相同的两列水波 现象：在振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展现象：在振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展开的相对开的相对 的区域和的

3、区域和 的区域，这两种区域相互的区域，这两种区域相互交替，并且出现的位置是交替，并且出现的位置是 的的 方向方向频率频率平静平静剧烈振动剧烈振动固定固定栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波(2)现象解释现象解释 加强区：在某些点两列波引起的振动加强区：在某些点两列波引起的振动 ，质点的振，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的动最剧烈，振动的振幅等于两列波的 加强点形成加强点形成的区域是加强区的区域是加强区 减弱区：在某些点两列波引起的振动减弱区：在某些点两列波引起的振动 ，质点振动，质点振动的振幅等于两列波的的振幅等于两列波的 ，减弱点形成的区域是减弱，减弱点形成的区域是减弱区若两列波振

4、幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面区若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面_(3)波的干涉波的干涉 定义：振动定义：振动 和振动和振动 相同的两列波叠加后，振动加相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相强和振动减弱的区域互相 、稳定分布的现象、稳定分布的现象 始终加强始终加强振幅之和振幅之和始终消弱始终消弱振幅之差振幅之差保持平静保持平静频率频率方向方向间隔间隔栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波干涉图样：波的干涉图样：波的 中所形成的图样如图所示中所形成的图样如图所示 干涉条件：干涉条件：和振动方向相同的波和振动方向相同的波 一切波都能发生干涉，干涉是波一切波都能发生

5、干涉，干涉是波 现象现象 干涉干涉频率频率特有的特有的栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波 1(1)在操场上不同位置听到学校喇叭声音的大小不同，是声在操场上不同位置听到学校喇叭声音的大小不同，是声波的干涉现象波的干涉现象()(2)两列频率不同的水波不能发生波的干涉现象两列频率不同的水波不能发生波的干涉现象()(3)不是所有的波都能发生干涉不是所有的波都能发生干涉()栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波二、波的衍射现象二、波的衍射现象 1定义：定义：波绕过波绕过 或通过孔隙继续传播的现象或通过孔隙继续传播的现象 2实验及现象实验及现象(1)实验：在水槽里放两块挡板，挡板之间留一狭缝，改变狭缝

6、实验：在水槽里放两块挡板，挡板之间留一狭缝，改变狭缝宽度在板后产生持续的平面波，并保持波长不变宽度在板后产生持续的平面波，并保持波长不变(2)现象现象 狭缝宽度远大于水波波长时：狭缝宽度远大于水波波长时：明显的衍射现象明显的衍射现象 当狭缝的宽度接近水波的波长时，水波在狭缝的边缘发生了当狭缝的宽度接近水波的波长时，水波在狭缝的边缘发生了_ 障碍物障碍物没有没有弯曲弯曲栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波当狭缝的宽度更接近水波的波长时，水波通过狭缝后成为近当狭缝的宽度更接近水波的波长时，水波通过狭缝后成为近似于点波源发出的球面波，衍射现象更加似于点波源发出的球面波，衍射现象更加 3发生明显衍射

7、的条件发生明显衍射的条件：障碍物、狭缝或小孔的尺寸跟波长障碍物、狭缝或小孔的尺寸跟波长_，或者比波长，或者比波长 4一切波都能发生衍射，衍射是波一切波都能发生衍射，衍射是波 现象现象 明显明显相差不多相差不多更小更小特有的特有的栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波三、多普勒效应三、多普勒效应 1多普勒效应多普勒效应：由于由于 和和 之间有相对运动而之间有相对运动而使观察者接收到的使观察者接收到的 发生变化的现象发生变化的现象 2多普勒效应产生的原因多普勒效应产生的原因(1)波源与观察者相对静止时，观察者观测到的频率波源与观察者相对静止时，观察者观测到的频

8、率 波源波源振动的频率振动的频率(2)波源与观察者相互靠近时，观察者观测到的频率波源与观察者相互靠近时，观察者观测到的频率 波波源的的频率，即观察到的频率变大源的的频率，即观察到的频率变大(3)波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小 波源波源观察者观察者频率频率等于等于大于大于栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波(3)频率相同的两列波叠加时，产生稳定的干涉图样，振

9、动加强频率相同的两列波叠加时，产生稳定的干涉图样，振动加强区域和振动减弱区域的空间位置是不变的区域和振动减弱区域的空间位置是不变的 3振动加强点和减弱点的判断振动加强点和减弱点的判断(1)从振幅判断从振幅判断 振幅为两列波的振幅之和的点为加强点，加强点连成的区域为振幅为两列波的振幅之和的点为加强点，加强点连成的区域为加强区；振幅为两列波的振幅之差的点为减弱点，减弱点连成加强区；振幅为两列波的振幅之差的点为减弱点，减弱点连成的区域为减弱区的区域为减弱区(2)从条件上判断从条件上判断 振动方向始终相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件振动方向始终相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：

10、设点到两波源的距离之差为如下：设点到两波源的距离之差为 r，那么当，那么当 rk(k0，1，2)时该点为加强点，当时该点为加强点，当 rk2(k0，1，2)时该点为减时该点为减弱点，若两波源振动方向始终相反，则上述结论正好相反弱点，若两波源振动方向始终相反，则上述结论正好相反 栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波解析解析 点点 A、B、C、E 均为振动加强点，它们的振幅均为两均为振动加强点，它们的振幅均为两列波的振幅之和，等于列波的振幅之和，等于 10 cm.它们的位移均做周期性变化，变它们的位移均做周期性变化，变化

11、范围为化范围为10 cm10 cm，故选项，故选项 A 错误错误A 点此时在波峰，点此时在波峰，B 点此时在波谷，竖直高度差为点此时在波谷，竖直高度差为 20 cm，故选项，故选项 B 正确正确B 在在波谷，而波谷，而 E 在波峰，根据传播方向和振动方向的关系，在波峰，根据传播方向和振动方向的关系，C 应向应向下运动，故选项下运动，故选项 C 正确 根据题意，由正确 根据题意，由 vT可知，可知，Tv0.5 s，故在故在 0.25 s 的时间内，的时间内，B 质点通过的路程为质点通过的路程为 20 cm，故选项，故选项 D正确正确 栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章

12、机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波 (多选多选)如图是观察水面波的衍射的实验装置，如图是观察水面波的衍射的实验装置，AC 和和 BD是两块挡板，是两块挡板，AB 是一个孔，是一个孔，O 是波源，图中已画出波源所在是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线图中曲线)之间距离表示之间距离表示一个波长则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是一个波长则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是()栏目栏目导引导

13、引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波相对位置相对位置 图示图示 结论结论 波源波源 S 和观察者和观察者 A 相对介相对介质不动，如图所示质不动，如图所示 f波源波源f观察者观察者，音调不变，音调不变 波源波源 S 不动，观察者不动，观察者 A 运运动，由动，由 AB 或或 AC，如，如图所示图所示 若靠近波源，由若靠近波源，由 AB，则，则f波源波源f观察者观察者，音调变低，音调

14、变低 观察者观察者 A 不动，波源不动，波源 S 运运动，由动，由 SS1，如图所示，如图所示 f波源波源f观察者观察者，音调变高，音调变高 栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波解析解析 (1)该图表示的是多普勒效应正确的选项为该图表示的是多普勒效应正确的选项为 D.(2)从波长变化情况来看，波源正在移向从波长变化情况来看，波源正在移向 A 点，所以，选项点，所以，选项 A正确正确(3)由于波源远离由于波源远离 B 点，所以，观察到波的频率最低的点是点，所以，观察到波的频率最低的

15、点是 B点，选项点，选项 B 正确正确 栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波 思想方法思想方法振动加强点与减弱点的判断方法振动加强点与减弱点的判断方法 振动加强点和减弱点的判断方法主要有以下两种振动加强点和减弱点的判断方法主要有以下两种 1条件判断法：条件判断法：频率相同、振动情况完全相同的两波源产生频率相同、振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为的波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为r，则当，则当 rk 时为加强点，当时为加强点，当 r(2k1)2时为减弱

16、点，其时为减弱点，其中中 k0，1，2，.若两波源振动步调相反，则上述结论相反若两波源振动步调相反，则上述结论相反 栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波2现象判断法：现象判断法：若某点总是波峰与波峰若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷或波谷与波谷)相遇，相遇，该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点若某点该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点若某点是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播14T，看该点是，看该点是波峰和波峰波峰和波峰(波谷和波谷波谷和波谷)相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判断该点是加强点还是

17、减弱点断该点是加强点还是减弱点 栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波 如图所示，在直线如图所示，在直线 PQ 的垂线的垂线 OM 上有上有 A、B 两个声两个声源，源，A、B 分别距分别距 O 点点 6 m 和和 1 m，两个声源同时不断向外发，两个声源同时不断向外发出波长都为出波长都为 2 m 的完全相同的声波，在直线的完全相同的声波，在直线 PQ 上从上从到到的范围内听不到声音的区域共有多少个？的范围内听不到声音的区域共有多少个？栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波解析解析 经数学归纳，若某点到两波源的路程差为波长的整数经数学归纳，若某点到两波源的路程差为波长的整数倍，即倍，即 xn(

18、n0，1，2，)，则该点振动加强，若某点到，则该点振动加强，若某点到两波源的路程差为半波长的奇数倍，即两波源的路程差为半波长的奇数倍，即 x2(2n1)(n0，1，2，)，则该点振动减弱，则该点振动减弱 直线直线 PQ 上的上的 O 点距两波源点距两波源 A、B 的路程差最大，即的路程差最大，即 AOBO(61)m5 m52，故，故 O 点为减弱点 由点为减弱点 由 O 向向或由或由 O 向向，直线，直线 PQ 上各点到两波源上各点到两波源 A、B 的路程差逐渐减小，其中的路程差逐渐减小，其中x32 的点有两个，的点有两个，x12 的点有两个，所以在直线的点有两个，所以在直线 PQ 上从上从到到的范围内听不到声音的区域共有的范围内听不到声音的区域共有 5 个个 栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波栏目栏目导引导引第第2章机械波章机械波本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放