高考物理波的干涉和衍射復(fù)習(xí)ppt課件

1、一、波的疊加一、波的疊加1波的獨(dú)立傳播原理波的獨(dú)立傳播原理兩列波相遇前、相遇過程中和相兩列波相遇前、相遇過程中和相遇后，各自的傳播特性不發(fā)生任何變遇后，各自的傳播特性不發(fā)生任何變化，即各列波之間不相互關(guān)擾化，即各列波之間不相互關(guān)擾2波的疊加原理波的疊加原理在兩列波相遇的區(qū)域里，每個質(zhì)點(diǎn)都在兩列波相遇的區(qū)域里，每個質(zhì)點(diǎn)都將參與兩列波引起的振動，其位移是兩列將參與兩列波引起的振動，其位移是兩列波分別引起的位移的波分別引起的位移的 ，相遇后仍堅，相遇后仍堅持原來的運(yùn)動形狀波在相遇區(qū)域里互不持原來的運(yùn)動形狀波在相遇區(qū)域里互不干擾，具有干擾，具有 (即堅持原有波速、頻率即堅持原有波速、頻率、波長、振動方

2、向不變、波長、振動方向不變)矢量和矢量和獨(dú)立性獨(dú)立性3波的干涉波的干涉(1)產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：性質(zhì)一產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：性質(zhì)一樣且樣且 一樣的兩列波相遇一樣的兩列波相遇(2)景象：兩列波相遇時，某些區(qū)景象：兩列波相遇時，某些區(qū)域振動總是加強(qiáng)，某些區(qū)域振動總是域振動總是加強(qiáng)，某些區(qū)域振動總是減弱，且加強(qiáng)和減弱區(qū)域相互減弱，且加強(qiáng)和減弱區(qū)域相互 間隔間隔頻率頻率二、波的衍射二、波的衍射1發(fā)生明顯衍射的條件：妨礙物或孔發(fā)生明顯衍射的條件：妨礙物或孔的尺寸比波長的尺寸比波長 或或 2關(guān)于衍射的兩點(diǎn)闡明關(guān)于衍射的兩點(diǎn)闡明(1)衍射一直存在，只是有的衍射明顯衍射一直存在，只是有的衍射明顯，有的衍射不明顯

3、，有的衍射不明顯(2)衍射和干涉都是波的特有景象，一衍射和干涉都是波的特有景象，一切波都能發(fā)生切波都能發(fā)生 干涉和衍射干涉和衍射與波長差不多與波長差不多小小三、聲波三、聲波1聲波是縱波聲波是縱波2聲波的分類聲波的分類(1)可聞聲波：頻率范圍在可聞聲波：頻率范圍在 的的聲波聲波2020000Hz(2)超聲波：頻率高于超聲波：頻率高于 Hz的的聲波，可用于工程質(zhì)量檢測及疾病的聲波，可用于工程質(zhì)量檢測及疾病的診斷診斷(3)次聲波：頻率低于次聲波：頻率低于 Hz的聲波的聲波3人耳可以把回聲與原聲區(qū)別開人耳可以把回聲與原聲區(qū)別開來的最小時間間隔為來的最小時間間隔為 .20000200.1s四、多普勒效應(yīng)

4、四、多普勒效應(yīng)1定義：由于波源和察看者之間定義：由于波源和察看者之間有相對運(yùn)動，使察看者感到有相對運(yùn)動，使察看者感到 發(fā)生發(fā)生變化的景象變化的景象2本質(zhì)：波源的真實(shí)頻率不發(fā)生本質(zhì)：波源的真實(shí)頻率不發(fā)生變化，只是察看者接納到的頻率發(fā)生變化，只是察看者接納到的頻率發(fā)生了變化了變化3闡明：機(jī)械波、電磁波都能發(fā)闡明：機(jī)械波、電磁波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)生多普勒效應(yīng)頻率頻率一、對波的干涉景象的了解一、對波的干涉景象的了解1頻率不同的兩列波可以疊加但頻率不同的兩列波可以疊加但不能構(gòu)成穩(wěn)定的干涉圖象不能構(gòu)成穩(wěn)定的干涉圖象2加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)都是兩列波引加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)都是兩列波引起的位移的矢量和，該處質(zhì)點(diǎn)的位移起的位

5、移的矢量和，該處質(zhì)點(diǎn)的位移的矢量和也隨著波的傳播和時間而發(fā)的矢量和也隨著波的傳播和時間而發(fā)生變化，它們?nèi)試@著平衡位置振動生變化，它們?nèi)試@著平衡位置振動，且與波源振動周期一樣，且與波源振動周期一樣3加強(qiáng)區(qū)振幅最大，等于兩列波加強(qiáng)區(qū)振幅最大，等于兩列波振幅之和，減弱區(qū)振幅最小，等于兩振幅之和，減弱區(qū)振幅最小，等于兩振幅之差，且加強(qiáng)區(qū)、減弱區(qū)的位置振幅之差，且加強(qiáng)區(qū)、減弱區(qū)的位置是固定的，如兩列波振幅相等，那么是固定的，如兩列波振幅相等，那么減弱區(qū)質(zhì)點(diǎn)位移為零，而加強(qiáng)區(qū)質(zhì)點(diǎn)減弱區(qū)質(zhì)點(diǎn)位移為零，而加強(qiáng)區(qū)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時間周期性變化的位移隨時間周期性變化4波峰與波峰波峰與波峰(或波谷與波谷或波谷與波谷

6、)相相遇處，一定是加強(qiáng)的，用一條平滑的遇處，一定是加強(qiáng)的，用一條平滑的曲線將以上各點(diǎn)銜接起來，這條線上曲線將以上各點(diǎn)銜接起來，這條線上的點(diǎn)都是加強(qiáng)的；而波峰與波谷相遇的點(diǎn)都是加強(qiáng)的；而波峰與波谷相遇處，一定是減弱的，把以上各點(diǎn)用平處，一定是減弱的，把以上各點(diǎn)用平滑的曲線銜接起來，這條線上的點(diǎn)都滑的曲線銜接起來，這條線上的點(diǎn)都是減弱的；加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間各個是減弱的；加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間各個質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的振質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的振幅之間幅之間5加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判別方法加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判別方法(1)圖象法：在某時辰的波形圖上圖象法：在某時辰的波形圖上，波峰與波峰，波峰與波峰(

7、或波谷與波谷或波谷與波谷)的交點(diǎn)，的交點(diǎn)，一定是加強(qiáng)點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是加強(qiáng)點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn)，各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各一定是減弱點(diǎn)，各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自銜接而成以兩波源為中心向外輻射自銜接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，構(gòu)成加強(qiáng)線和減弱線，兩種的連線，構(gòu)成加強(qiáng)線和減弱線，兩種線相互間隔，這就是干涉圖樣線相互間隔，這就是干涉圖樣(2)公式法：當(dāng)兩個相關(guān)波源的振動步伐公式法：當(dāng)兩個相關(guān)波源的振動步伐一致時，到兩個波源的間隔之差一致時，到兩個波源的間隔之差xn(n0,1,2，)處是減弱區(qū)處是減弱區(qū)在波的干涉景象中，振動加強(qiáng)區(qū)在波的干涉景象中，振動加強(qiáng)區(qū)的振幅最大，位移依然隨時間

8、而變化的振幅最大，位移依然隨時間而變化，振動減弱區(qū)某時辰的位移能夠比振，振動減弱區(qū)某時辰的位移能夠比振動加強(qiáng)區(qū)的位移大，因此不能以為加動加強(qiáng)區(qū)的位移大，因此不能以為加強(qiáng)區(qū)質(zhì)點(diǎn)位移大強(qiáng)區(qū)質(zhì)點(diǎn)位移大如圖如圖731所示表所示表示兩列相關(guān)水波某時辰的示兩列相關(guān)水波某時辰的波峰和波谷位置，實(shí)線表波峰和波谷位置，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，示波峰，虛線表示波谷，相鄰實(shí)線與虛線間的間隔相鄰實(shí)線與虛線間的間隔為為0.2 m，即時運(yùn)用即時運(yùn)用圖圖7 73 31 1波速為波速為1 m/s，在圖示范圍內(nèi)可以以為，在圖示范圍內(nèi)可以以為這兩列波的振幅均為這兩列波的振幅均為1 cm，C點(diǎn)是相鄰點(diǎn)是相鄰實(shí)線與虛線間的中點(diǎn)，

9、那么實(shí)線與虛線間的中點(diǎn)，那么()A圖示時辰圖示時辰A、B兩點(diǎn)的豎直高度差兩點(diǎn)的豎直高度差為為2 cmB圖示時辰圖示時辰C點(diǎn)正處于平衡位置且向點(diǎn)正處于平衡位置且向水面上運(yùn)動水面上運(yùn)動CF點(diǎn)到兩波源的路程差為零點(diǎn)到兩波源的路程差為零D經(jīng)經(jīng)0.1 s，A點(diǎn)的位移為零點(diǎn)的位移為零解析：選解析：選BD.BD.圖示時辰點(diǎn)圖示時辰點(diǎn)A A、B B、D D振動加強(qiáng)，振動加強(qiáng)，A A、B B間高度差間高度差hABhAB4A4A4 4 cmcm，A A、D D間高度差為零；圖示時辰點(diǎn)間高度差為零；圖示時辰點(diǎn)C C在水面，根據(jù)上下坡法，點(diǎn)在水面，根據(jù)上下坡法，點(diǎn)C C由水面向由水面向上運(yùn)動；圖示時辰上運(yùn)動；圖示時辰

10、E E、F F振動減弱，位振動減弱，位移為零，到兩波源的路程差為半波長移為零，到兩波源的路程差為半波長的奇數(shù)倍；波長為的奇數(shù)倍；波長為0.4 m0.4 m，周期為，周期為0.4 0.4 s s，經(jīng)過時間，經(jīng)過時間tt0.1 s0.1 s0.25T0.25T時，時，兩列波的平衡位置傳到兩列波的平衡位置傳到A A點(diǎn)，那么位移點(diǎn)，那么位移為零為零二、多普勒效應(yīng)的分析二、多普勒效應(yīng)的分析1接納頻率的本質(zhì)：察看者接納到的接納頻率的本質(zhì)：察看者接納到的頻率等于察看者在單位時間內(nèi)接納到的完頻率等于察看者在單位時間內(nèi)接納到的完全波的個數(shù)當(dāng)波以速度全波的個數(shù)當(dāng)波以速度v經(jīng)過接納者時，經(jīng)過接納者時，2察看者頻率的

11、計算察看者頻率的計算設(shè)波在介質(zhì)中的傳播速度為設(shè)波在介質(zhì)中的傳播速度為v0，察看者相對介質(zhì)的速度為察看者相對介質(zhì)的速度為v，波源相對，波源相對介質(zhì)的速度為介質(zhì)的速度為u，波源的頻率為，波源的頻率為f0，察，察看者接納到的頻率為看者接納到的頻率為f.(2)波源固定，察看者以速度波源固定，察看者以速度v向著向著波源或背叛波源運(yùn)動時，波相對察看波源或背叛波源運(yùn)動時，波相對察看者的速度為者的速度為當(dāng)波源以速率當(dāng)波源以速率v勻速接近靜止的勻速接近靜止的察看者時，察看者察看者時，察看者“覺得到的頻率覺得到的頻率變大了，但不是變大了，但不是“越來越大了，同越來越大了，同樣當(dāng)波源以速率樣當(dāng)波源以速率v勻速遠(yuǎn)離靜

12、止的察勻速遠(yuǎn)離靜止的察看者時，察看者看者時，察看者“覺得到的頻率變覺得到的頻率變小了，但也不是小了，但也不是“越來越小越來越小2.站在火車站臺上的旅客聽到路過站在火車站臺上的旅客聽到路過火車鳴笛聲的音調(diào)火車鳴笛聲的音調(diào)(注：音調(diào)由頻率決注：音調(diào)由頻率決議，頻率大時音調(diào)高，頻率小時音調(diào)議，頻率大時音調(diào)高，頻率小時音調(diào)低低)變化情況，以下說法正確的選項(xiàng)是變化情況，以下說法正確的選項(xiàng)是()即時運(yùn)用即時運(yùn)用A當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音調(diào)當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音調(diào)變低變低B當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音調(diào)當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音調(diào)變高變高C當(dāng)火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)當(dāng)火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變低變低D當(dāng)火車離站

13、時，鳴笛聲的音調(diào)當(dāng)火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變高變高解析：選解析：選BC.BC.根據(jù)多普勒效應(yīng)，火根據(jù)多普勒效應(yīng)，火車進(jìn)站時，波源向察看者接近，旅客車進(jìn)站時，波源向察看者接近，旅客聽到的鳴笛聲的音調(diào)變高；當(dāng)火車離聽到的鳴笛聲的音調(diào)變高；當(dāng)火車離站時，旅客聽到的鳴笛聲的音調(diào)變站時，旅客聽到的鳴笛聲的音調(diào)變低，故低，故B B、C C正確正確如圖如圖732所示，一個波源在繩所示，一個波源在繩的左端發(fā)生波甲，另一個波源在同一的左端發(fā)生波甲，另一個波源在同一根繩的右端發(fā)生波乙，波速都等于根繩的右端發(fā)生波乙，波速都等于1 m/s.在在t0時辰，繩上的波形如圖時辰，繩上的波形如圖a所所示，那么根據(jù)波的疊加原理

14、，下述正示，那么根據(jù)波的疊加原理，下述正確的選項(xiàng)是確的選項(xiàng)是()題型一題型一 波的疊加波的疊加例例1圖圖7 73 32 2A當(dāng)當(dāng)t2 s時，波形如圖時，波形如圖b，t4 s時，波形如圖時，波形如圖cB當(dāng)當(dāng)t2 s時，波形如圖時，波形如圖b，t4 s時，波形如圖時，波形如圖dC當(dāng)當(dāng)t2 s時，波形如圖時，波形如圖c，t4 s時，波形如圖時，波形如圖cD當(dāng)當(dāng)t2 s時，波形如圖時，波形如圖c，t4 s時，波形如圖時，波形如圖d【解析】經(jīng)【解析】經(jīng)2 s2 s時間，甲、乙波時間，甲、乙波傳播間隔均為傳播間隔均為x xvtvt2 m2 m，甲、乙波，甲、乙波重合，根據(jù)波的疊加原理知重疊區(qū)各重合，根據(jù)波

15、的疊加原理知重疊區(qū)各質(zhì)點(diǎn)位移為零經(jīng)質(zhì)點(diǎn)位移為零經(jīng)4 s4 s時間，甲、乙波時間，甲、乙波傳播間隔傳播間隔x xvtvt4 m4 m，即位置互換，即位置互換，可知可知D D項(xiàng)正確項(xiàng)正確【答案】【答案】D D如圖如圖733所示，所示，S1和和S2是湖面上兩個完是湖面上兩個完全一樣的水波的波源，全一樣的水波的波源，MN是足夠長的湖岸，水是足夠長的湖岸，水波的波長為波的波長為2 m，S1與與S2的連線與湖岸垂直，且的連線與湖岸垂直，且S1S25 m，那么岸邊一，那么岸邊一直安靜的地方共有直安靜的地方共有()題型二題型二 加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的判別加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的判別例例2圖圖7 73 33 3A1處處B3處

16、處C5處處 D無數(shù)處無數(shù)處【解析】岸邊到兩波源的間隔【解析】岸邊到兩波源的間隔(波程波程)差為半波長的奇數(shù)倍的地方是一直安靜的差為半波長的奇數(shù)倍的地方是一直安靜的(振動減弱區(qū)振動減弱區(qū))由數(shù)學(xué)知識可知，左側(cè)岸上由數(shù)學(xué)知識可知，左側(cè)岸上各點(diǎn)到兩波源的間隔差的范圍為各點(diǎn)到兩波源的間隔差的范圍為(0,5 m)，減弱點(diǎn)有減弱點(diǎn)有1 m、3 m、5 m 3處，由對稱性可處，由對稱性可知，右側(cè)岸上也有兩處減弱點(diǎn)，知，右側(cè)岸上也有兩處減弱點(diǎn)，3 m、1 m，因此共有，因此共有5處，選處，選C.【答案】【答案】C 程度面上有程度面上有A、B兩個兩個振動情況完全一樣的振源振動情況完全一樣的振源在在AB連線中垂線

17、上有連線中垂線上有a、b、c三個質(zhì)點(diǎn)知某時辰三個質(zhì)點(diǎn)知某時辰a點(diǎn)點(diǎn)是兩列波波峰的相遇點(diǎn)，是兩列波波峰的相遇點(diǎn)，c點(diǎn)是相近的波谷的相遇點(diǎn)，點(diǎn)是相近的波谷的相遇點(diǎn)，b處在處在a、c之間，如圖之間，如圖734所示，那么以下說法正所示，那么以下說法正確的選項(xiàng)是確的選項(xiàng)是()變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練圖圖7 73 34 4Aa點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)，點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)，c點(diǎn)是振動點(diǎn)是振動減弱點(diǎn)減弱點(diǎn)Ba點(diǎn)與點(diǎn)與c點(diǎn)都是振動加強(qiáng)點(diǎn)，點(diǎn)都是振動加強(qiáng)點(diǎn)，b點(diǎn)是振動減弱點(diǎn)還是加強(qiáng)點(diǎn)不確定點(diǎn)是振動減弱點(diǎn)還是加強(qiáng)點(diǎn)不確定Ca點(diǎn)與點(diǎn)與c點(diǎn)此時此刻是振動加強(qiáng)點(diǎn)此時此刻是振動加強(qiáng)點(diǎn)，經(jīng)過一段時間后，變?yōu)檎駝訙p弱點(diǎn)，經(jīng)過一段時間后，變?yōu)檎駝訙p弱

18、點(diǎn)，而點(diǎn)，而b點(diǎn)能夠變?yōu)檎駝蛹訌?qiáng)點(diǎn)點(diǎn)能夠變?yōu)檎駝蛹訌?qiáng)點(diǎn)Da、b、c都是振動加強(qiáng)點(diǎn)都是振動加強(qiáng)點(diǎn)解析：選解析：選D.aD.a、b b、c c三點(diǎn)均在兩振三點(diǎn)均在兩振源源A A、B B連線的中垂線上，到兩波源的連線的中垂線上，到兩波源的波程差均為零，所以波程差均為零，所以a a、b b、c c的疊加情的疊加情況是一樣的，即均為加強(qiáng)點(diǎn)況是一樣的，即均為加強(qiáng)點(diǎn)如圖如圖735所示，所示，S是波源，是波源，M、N是兩擋是兩擋板，其中板，其中M板固定，板固定，N板板可以左右挪動兩板中可以左右挪動兩板中間有一狹縫，此時間有一狹縫，此時A點(diǎn)沒點(diǎn)沒有明顯振動，為使有明顯振動，為使A點(diǎn)發(fā)點(diǎn)發(fā)生明顯振動，可采取的生明

19、顯振動，可采取的方法是方法是()題型三題型三 對波的衍射景象的了解對波的衍射景象的了解例例3圖圖7 73 35 5A增大波源振動頻率增大波源振動頻率B減小波源振動頻率減小波源振動頻率C將將N板向右平移一些板向右平移一些D將將N板向左平移一些板向左平移一些【思緒點(diǎn)撥】此題要求使【思緒點(diǎn)撥】此題要求使A點(diǎn)處點(diǎn)處的動搖更明顯，即應(yīng)使經(jīng)狹縫發(fā)生的的動搖更明顯，即應(yīng)使經(jīng)狹縫發(fā)生的衍射景象更顯著，根據(jù)發(fā)生明顯衍射衍射景象更顯著，根據(jù)發(fā)生明顯衍射景象的條件進(jìn)展判別景象的條件進(jìn)展判別【解析】當(dāng)狹縫尺寸固定時，【解析】當(dāng)狹縫尺寸固定時，應(yīng)使波的波長變長，根據(jù)應(yīng)使波的波長變長，根據(jù)v vff知，知，波速是一定的，

20、要使波速是一定的，要使增大，只需使增大，只需使f f減小，故減小，故A A項(xiàng)錯誤，項(xiàng)錯誤，B B項(xiàng)正確；當(dāng)波長項(xiàng)正確；當(dāng)波長一定時，只需使縫的尺寸與波長差不一定時，只需使縫的尺寸與波長差不多或者比波長更小，故多或者比波長更小，故C C項(xiàng)錯誤，項(xiàng)錯誤，D D項(xiàng)項(xiàng)正確正確【答案】【答案】BDBD【規(guī)律總結(jié)】只需孔的尺寸或【規(guī)律總結(jié)】只需孔的尺寸或妨礙物大小跟波長相差不多或者比波妨礙物大小跟波長相差不多或者比波長小，衍射景象才明顯，在實(shí)踐中可長小，衍射景象才明顯，在實(shí)踐中可以改動孔的大小或波長來實(shí)現(xiàn)這一條以改動孔的大小或波長來實(shí)現(xiàn)這一條件件根據(jù)多普勒效應(yīng)，以下說法中正根據(jù)多普勒效應(yīng)，以下說法中正確的有確的有()A醫(yī)生檢查身體用的醫(yī)生檢查身體用的“B超是超是根據(jù)超聲波的多普勒效應(yīng)制成的根據(jù)超聲波的多普勒效應(yīng)制成的B一位有閱歷的戰(zhàn)士聽到飛行的一位有閱歷