高中物理選修3-4電磁波知識點總結

1、物理記背材料第二章機械波第二章第一節(jié)機械波的形成和傳播1.機械波的形成和傳播 (以繩波為例 )(1)繩上的各小段可以看做質(zhì)點 .(2)由于繩中各部分之間都有相互作用的彈力聯(lián)系著，先運動的質(zhì)點帶動后一個質(zhì)點的運動，依次傳遞，使振動狀態(tài)在繩上傳播.2.介質(zhì)能夠傳播振動的物質(zhì) .3.機械波(1)定義：機械振動在介質(zhì)中的傳播.(2)產(chǎn)生的條件要有引起初始振動的裝置，即波源. 要有傳播振動的 _介質(zhì) _.(3)機械波的特點前面質(zhì)點帶動后面質(zhì)點的振動，后面質(zhì)點重復前面質(zhì)點的振動，并且離波源越遠， 質(zhì)點的振動越 _滯后 _.各質(zhì)點振動周期都與波源振動_相同 _.介質(zhì)中每個質(zhì)點的起振方向都和波源的起振方向相同

2、_.波傳播的是振動 這種形式， 而介質(zhì)的每個質(zhì)點只在自己的平衡位置 附近振動， 并不隨波遷移 .波在傳播“振動”這種運動形式的同時，也在傳遞能量 ，而且可以傳遞信息 _.1.波的分類橫波 和 縱波 .按介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向的關系不同，常將波分為2.橫波(1)定義：介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向垂直的波 .(2)標識性物理量最高 處 . (質(zhì)點振動位移正向最大處)波峰：凸起來的波谷：凹下去的最低 處 . (質(zhì)點振動位移負向最大處)3.縱波(1)定義：介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向平行的波.(2)標識性物理量密部：介質(zhì)中質(zhì)點分布密集的部分 .疏部：介質(zhì)中質(zhì)點分布稀疏 的部分

3、.4.簡諧波如果傳播的振動是簡諧運動，這種波叫做簡諧波.波動過程中介質(zhì)中各質(zhì)點的運動規(guī)律（ 1）質(zhì)點的“守位性” ：機械波向外傳播的只是振動的形式和能量，質(zhì)點只在各自的平衡位置附近震動，并不隨波遷移。（ 2） “相同性”：介質(zhì)中各質(zhì)點均做受迫振動，各質(zhì)點振動的周期和頻率與波源振動的周期和頻率相同，而且各質(zhì)點開始振動的方向也相同，即各質(zhì)點的起振方向相同。（ 3）“滯后性”：離波源近的質(zhì)點帶動離波源遠的質(zhì)點依次振動，即離波源近的質(zhì)點振動開始越早，離波源越遠的質(zhì)點振動開始越晚。波動過程中介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期都與波源的振動周期相同，其運動特點可用三句話來描述：(1)先振動的質(zhì)點帶動后振動的質(zhì)點；(2

4、)后振動的質(zhì)點重復前面質(zhì)點的振動；(3)后振動的質(zhì)點的振動狀態(tài)落后于先振動的質(zhì)點.概括起來就是“帶動、重復、落后”.已知 波的傳播方向，可以判斷各質(zhì)點的振動方向，反之亦然.判斷方法一：帶動法由波的形成原理可知，后振動的質(zhì)點總是重復先振動質(zhì)點的運動，若已知波的傳播方向而判斷質(zhì)點振動方向時，可在波源一側找與該質(zhì)點距離較近的前一質(zhì)點，如果前一質(zhì)點在該質(zhì)點下方，則該質(zhì)點將向下運動(力求重復前面質(zhì)點的運動 )，否則該質(zhì)點向上運動.判斷方法二：上下坡法如圖 5 所示，沿波的傳播方向， “上坡” 的質(zhì)點向下振動，如 A、D、E；“下坡”的質(zhì)點向上振動，如B、C、F、 G、 H.判斷方法三：同側法如圖 6 所

5、示，波形圖上表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖像同側.第二節(jié)波速與波長、頻率的關系1物理記背材料第二章機械波1.波長(1)定義： 沿波的傳播方向，任意兩個相鄰的同相振動 (也稱振動步調(diào)完全一致 ) 的質(zhì)點之間的距離 (包含 一個 “完整的波” )，叫做波的波長，常用表示 .(2)橫波中任意兩個相鄰 的波峰或波谷之間的距離就是橫波的波長.縱波中任意兩個相鄰的密部或疏部之間的距離就是縱波的波長.2.振幅(1) 定義：在波動中，各質(zhì)點離開平衡位置的最大位移，即其振動的振幅，也稱為波的振幅 .(2)波的振幅大小是波所傳播能量大小 的直接量度 .3.頻率(1)定義：波在傳播過程中，介質(zhì)中質(zhì)點振動的頻率都相

6、同 ，這個頻率被稱為波的頻率 .(2)波的頻率等于波源 振動的頻率，與介質(zhì)的種類無關 .1(3)頻率與周期的關系： f_T _或 fT 1 .1.波速：機械波在介質(zhì)中的傳播速度 .(1)波速等于波長和頻率的乘積 .(2)經(jīng)過一個周期，振動在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長(3)波速等于波長和頻率的乘積這一關系雖從機械波得到，但對其他形式的波（電磁波、光波）也成立2.波速的決定因素：由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定.3.波速、波長、周期(頻率 )的關系 ： v _T _或 v f .4.波長、頻率和波速的決定因素(1)波速由介質(zhì)決定，與波的頻率、波長無關.(2)周期和頻率取決于波源，而與 v、 無直接關系 .(

7、3)波長由 波速 和 頻率 共同決定 .波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)， 波的頻率不變， 由于波速的變化，波長也將隨之變化 .(1)1 和 9、 2 和 10、3 和 11每兩個點的振動是完全相同的，只是后一質(zhì)點比前一質(zhì)點晚振動一個周期 .(2)1 和 9、 2 和 10、 3 和 11每兩個點到平衡位置的距離是相等如圖 2 所示為一列向右傳播的機械波，當波源1 開始振動一個周期時，質(zhì)點9 剛好要開始振動 . 再過一個周期，波將傳播到17 質(zhì)點第三節(jié)1.波形圖若以橫坐標x 表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置，縱坐標y 表示該時刻各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移，規(guī)定位移的方向向上為正值，向下為負值，

8、則在xOy 坐標平面上，描出該時刻各質(zhì)點的位置(x，y)，用平滑曲線將各點連接起來，就得到這一時刻橫波的圖像.波的圖像有時也稱為波形圖，簡稱波形.2.正弦波：波形圖是正弦曲線的波，又稱為正弦波.3.圖像的物理意義直觀地表明了離波源不同距離的各振動質(zhì)點在某一時刻的_位置2物理記背材料第二章機械波波的圖像和振動圖像的比較一、波的圖像的理解和應用由波的圖像可獲取的信息1.直接讀出波長.若已知波速，可計算出周期、頻率.或已知周期、頻率可計算出波速.2.直接讀出該時刻各質(zhì)點的位移，間接判斷回復力、加速度情況.3.介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅.4.已知波的傳播方向，可知質(zhì)點的振動方向；已知質(zhì)點的振動方向，可知波的傳

9、播方向.二、波的圖像的畫法1.特殊點法先找出兩點 (平衡位置、波峰或波谷等特殊點)并確定其運動方向，然后確定經(jīng)t 時間后這兩點所達到的位置，最后按正弦規(guī)律畫出新的波形.該法適用于t n? (n 1,2,3 )的情況 .2.波形平移法在已知波的傳播速度的情況下，由x vt 可得經(jīng)t 時間后波向前移動的距離x，把圖像沿傳播方向平移x 即得到相對應的圖像 .三、波的圖像與振動圖像的比較1.波的圖像描述的是介質(zhì)中的“各質(zhì)點”在“某一時刻”離開平衡位置的位移；而振動圖像描述的是“一個質(zhì)點”在“各個時刻”離開平衡位置的位移.2.橫、縱坐標所表示的物理量： 波的圖像中的橫坐標x 表示介質(zhì)中各個振動質(zhì)點的平衡

10、位置，縱坐標 y 表示各個振動質(zhì)點在某時刻的位移；振動圖像的橫坐標t 表示一個振動質(zhì)點振動的時間，縱坐標 y 表示這個質(zhì)點振動時各個不同時刻的位移.四、波的多解問題1.波具有時間和空間的周期性，傳播具有雙向性，所以關于波的問題更容易出現(xiàn)多解.造成多解的主要因素有：(1)時間間隔 t 與周期 T 的關系不明確；(2)波的傳播距離x 與波長 的關系不明確；(3)波的傳播方向不確定 .2.在解決波的問題時， 對題設條件模糊、 沒有明確說明的物理量，一定設法考慮其所有的可能性：(1)質(zhì)點達到最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能；(2)質(zhì)點由平衡位置開始振動，則有起振方向相反的兩種可能；(3)只告

11、訴波速不指明波的傳播方向，應考慮沿兩個方向傳播的可能；(4)只給出兩時刻的波形，則有多次重復出現(xiàn)的可能.3物理記背材料第二章機械波第四節(jié)惠更斯原理波的反射和折射2.波的折射(1)定義：波在傳播過程中，從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，波傳播的方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫做波的折射 .(2)折射定律波在介質(zhì)中發(fā)生折射時，入射線、法線、折射線(即折射波線 )在_同一平面內(nèi)內(nèi)，入射線與折射線分別位于法線 兩側，入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于波在第一種介質(zhì)中的傳播速度跟波在第二種介質(zhì)中的_傳播速度 _之比 .對給定的兩種介質(zhì)，該比值為常數(shù).v 1sini 1(3)結論v 2 sinr = 2當 v1 v2

12、時， i r，折射線偏向 法線 .當 v1 v2 時， i r，折射線偏離 法線 .當垂直界面入射(i 0)時， r 0，傳播方向不變，是折射中的特殊情況.特別提醒(1)頻率 (f)由波源決定，故無論是反射波還是折射波都與入射波的頻率相等，即與波源的振動頻率相同.(2)波速 (v)由介質(zhì)決定， 故反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，波速不變，折射波與入射波在不同種介質(zhì)中傳播，波速變化.(3)據(jù) v f知，波長與波速和頻率有關，反射波與入射波，頻率相同，波速相同，故波長相同，折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，頻率相同，波速不同，故波長不同.1.回聲測距(1)當聲源不動時，聲波遇到了靜止的障礙物會返回來

13、繼續(xù)傳播，反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播速度相同，因此，入射波和反射波在傳播距離一樣的情況下，用的時間相等，設經(jīng)過時間t 聽到回聲，則聲源距障礙物的距離為s v 聲.(2)當聲源以速度v 向靜止的障礙物運動或障礙物以速度v 向靜止的聲源運動時，聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離為s (v 聲 v).(3)當聲源以速度v 遠離靜止的障礙物或障礙物以速度v 遠離聲源時，聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離為s (v 聲 v).2.超聲波定位蝙蝠能發(fā)出超聲波，超聲波遇到障礙物或捕食目標時會被反射回來，蝙蝠就依據(jù)接收到的反射回來的超聲波來確定障礙物或目標位置，從而確定飛行方向 .另外海豚、雷達也是利用波的反射來定位

14、和測速的 .第五節(jié) 第六節(jié) 波的干涉衍射 多普勒效應1.波的疊加原理在幾列波傳播的重疊區(qū)域內(nèi)，質(zhì)點要同時參與由幾列波引起的振動，質(zhì)點的總位移等于各列波單獨存在時在該處引起的振動位移的矢量和.2.理解(1) 如果介質(zhì)中某些質(zhì)點處于兩列波波峰與波峰、波谷與波谷相遇處，則振動加強(填“加強”或“減弱” )，合振幅將 增大 (填“增大”“不變”或“減小” ).(2) 如果質(zhì)點處于波峰與波谷相遇處，則振動減弱(填“加強”或“減弱”)，合振幅減小(填“增大” “不變”或“減小” ).1.波的干涉：頻率的兩列波疊加，使介質(zhì)中某些區(qū)域的質(zhì)點振動始終加強，另一些區(qū)域的質(zhì)點振動始終減弱，并且這兩種區(qū)域互相間隔、

15、位置 不變 . 這種穩(wěn)定的疊加現(xiàn)象(圖樣 )叫做波的干涉 .2.產(chǎn)生干涉的一個必要條件是兩列波的頻率必須相同 .4物理記背材料第二章機械波3.波的干涉現(xiàn)象是在特殊條件下波的疊加. 一切波只要滿足一定條件都能發(fā)生干涉現(xiàn)象. 能發(fā)生干涉現(xiàn)象的兩個波源稱為相干波源4.加強點 (區(qū) )和減弱點 (區(qū) )(1)加強點：質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之和，A _A1+A2_.(2)減弱點：質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之差， A _|?- ?|_，若兩列波振幅相同，質(zhì)點振動的合振幅就等于零 .5.干涉圖樣及其特征(1)干涉圖樣：如圖2 所示 .(2)特征加強區(qū)始終加強，減弱區(qū)始終減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時

16、間變化 ).振動加強的點和振動減弱的點始終在以振源的頻率振動，其振幅不變 (若是振動減弱點， 振幅小 )，但其位移隨時間發(fā)生變化.加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔且位置固定不變.對干涉理解干涉圖樣的特點：(1) 兩列頻率相同的波疊加，振動加強點始終加強，振動減弱點始終減弱。(2)振動加強點和振動減弱點是間隔出現(xiàn)的。(3) 振動加強點是指振幅較大的點，振幅為兩列波振幅之和，振動幅度大，但是位移可以為0，振動減弱點振幅為兩列波振幅之差，振動幅度小， 若兩列波振幅相同振動減弱點振幅為 0，則保持靜止不動。 (4)干涉圖樣中， 不只有振動加強的質(zhì)點和振動減弱的質(zhì)點。1.波的衍射波能夠繞到障礙物的后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象.

17、2.波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件當縫的寬度或障礙物的尺寸大小與波長相差不多或比波長小時，就能看到明顯的衍射現(xiàn)象 .3.波的衍射的普遍性一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象.1.衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射.2.波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異，“障礙物或孔的尺寸比波長小或跟波長差不多”只是發(fā)生明顯衍射的條件.3.波傳到小孔 (障礙物 )時，小孔 (障礙物 )仿佛一個新波源， 由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔(障礙物 )后傳播，就偏離了直線方向.因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況.多普勒效應1.定義：當觀測者和波源之間有相對運動時，觀測者測得的頻率與波源頻率不

18、同 .2.成因(1)波源 S 與觀測者A 相對于介質(zhì)都靜止時，觀測者單位時間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目與單位時間內(nèi)波源發(fā)出的相同，所以，觀測者接收到的頻率和波源的振動頻率相同(2)當觀測者與波源兩者相互接近時，觀測者在單位時間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目增多，接收到的頻率將大于波源振動的頻率.(3)當觀測者與波源兩者相互遠離時，觀測者在單位時間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目減少，接收到的頻率將小于波源振動的頻率.3.應用5物理記背材料第二章機械波(1) 測量心臟血流速度； (2) 測定人造衛(wèi)星位置的變化；(3)測定流體流速； (4)檢查車速； (5)判斷遙遠的天體相對于地球的運動速度.1.多普勒效應是波共有的特征，不僅機械波，光波和電磁波也都會發(fā)生多普勒效應.2.發(fā)