高中物理奧林匹克競(jìng)賽專(zhuān)題：波的疊加ppt課件

1、5.45.4波的疊加原理波的疊加原理 波的干涉波的干涉xy聲波的疊加聲波的疊加普通而言，波的疊加較復(fù)雜普通而言，波的疊加較復(fù)雜引：引：第十五章第十五章 機(jī)械波機(jī)械波15 15 8 8 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)一、波的疊加原理一、波的疊加原理二、波的干涉二、波的干涉1 1、波的獨(dú)立傳播特性：當(dāng)媒質(zhì)中有幾個(gè)波同時(shí)傳播、波的獨(dú)立傳播特性：當(dāng)媒質(zhì)中有幾個(gè)波同時(shí)傳播時(shí)，各個(gè)波的振幅、波長(zhǎng)、頻率、振動(dòng)方向以及傳時(shí)，各個(gè)波的振幅、波長(zhǎng)、頻率、振動(dòng)方向以及傳播方向等特性并不因存在其它波而改動(dòng)，表現(xiàn)出各播方向等特性并不因存在其它波而改動(dòng)，表現(xiàn)出各自獨(dú)立傳播的性質(zhì)。自獨(dú)立傳播的性質(zhì)。2 2、波的疊加原理：當(dāng)幾列波在媒

2、質(zhì)中相遇時(shí)，相遇、波的疊加原理：當(dāng)幾列波在媒質(zhì)中相遇時(shí)，相遇處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)將是各個(gè)波單獨(dú)引起的分振動(dòng)的合成。處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)將是各個(gè)波單獨(dú)引起的分振動(dòng)的合成。第十五章第十五章 機(jī)械波機(jī)械波15 15 8 8 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)波源振動(dòng)波源振動(dòng))cos(111 tAy)cos(222 tAy)2cos(1111 rtAyp )2cos(2222 rtAyp 點(diǎn)點(diǎn)P的兩個(gè)分振動(dòng)的兩個(gè)分振動(dòng)(1) 頻率一樣；頻率一樣；(2) 振動(dòng)方向平行；振動(dòng)方向平行；(3) 相位一樣或相位差恒定。相位一樣或相位差恒定。波的相關(guān)條件波的相關(guān)條件 1s2sP1r2r第十五章第十五章 機(jī)械波機(jī)械波15 15 8 8 多普勒

3、效應(yīng)多普勒效應(yīng))cos(21 tAyyyppp)2cos()2cos()2sin()2sin(tan122111222111 rArArArA cos2212221AAAAA1s2sP*1r2r點(diǎn)點(diǎn)P的兩個(gè)分振動(dòng)的兩個(gè)分振動(dòng) 12122rr 常量常量)2cos(1111 rtAyp )2cos(2222 rtAyp 第十五章第十五章 機(jī)械波機(jī)械波15 15 8 8 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)(1) 合振動(dòng)的振幅波的強(qiáng)度在空間各點(diǎn)的分布合振動(dòng)的振幅波的強(qiáng)度在空間各點(diǎn)的分布隨位置而變，但是穩(wěn)定的。隨位置而變，但是穩(wěn)定的。,2,1 ,02 kk ,2 , 1 ,0)12( kk 2121AAAAA 其他其

4、他21AAA 振動(dòng)一直加強(qiáng)振動(dòng)一直加強(qiáng)21AAA 振動(dòng)一直減弱振動(dòng)一直減弱(2) cos2212221AAAAA 12122rr 討討 論論第十五章第十五章 機(jī)械波機(jī)械波15 15 8 8 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)波程差波程差12rr 21AAA 振動(dòng)一直減弱振動(dòng)一直減弱21AAA 振動(dòng)一直加強(qiáng)振動(dòng)一直加強(qiáng),2, 1 ,0)21( kk 2121AAAAA 其他其他 ,2, 1 ,0 kk 假假設(shè)設(shè)21(3) 2 那么那么 cos2212221AAAAA 12122rr 討討 論論第十五章第十五章 機(jī)械波機(jī)械波15 15 8 8 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)(4)非相關(guān)疊加非相關(guān)疊加)2cos(11111

5、1 rtAyp )2cos(222222 rtAyp 點(diǎn)點(diǎn)P的兩個(gè)分振動(dòng)的兩個(gè)分振動(dòng)2p1ppyyy 討討 論論第十五章第十五章 機(jī)械波機(jī)械波15 15 8 8 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 例例1 如下圖，如下圖，A、B兩點(diǎn)為同一介質(zhì)中兩相關(guān)波源。兩點(diǎn)為同一介質(zhì)中兩相關(guān)波源。其振幅皆為其振幅皆為5.0cm，頻率皆為，頻率皆為100.0Hz，但當(dāng)點(diǎn)，但當(dāng)點(diǎn)A為波為波峰時(shí)，點(diǎn)峰時(shí)，點(diǎn)B恰為波谷。設(shè)波速為恰為波谷。設(shè)波速為10.0m/s，試寫(xiě)出由，試寫(xiě)出由A、B發(fā)出的兩列波傳到點(diǎn)發(fā)出的兩列波傳到點(diǎn)P時(shí)干涉的結(jié)果。時(shí)干涉的結(jié)果。解解15m20mABPm25m201522 BPm10. 010010 u設(shè)設(shè)

6、A 的相位較的相位較 B 超前超前 BA )2()2( BPAPBAP 點(diǎn)點(diǎn)P 合振幅合振幅021 AAA2011 . 015252 APBPBA 2)(第十五章第十五章 機(jī)械波機(jī)械波15 15 8 8 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 例例2 S1S2為兩相關(guān)波源為兩相關(guān)波源,u1100/s，u2=200m/s,波源波源的振動(dòng)方程為的振動(dòng)方程為y10=5cos(100t),y20=4cos(100t-),求求p點(diǎn)點(diǎn)合振動(dòng)的振動(dòng)方程。合振動(dòng)的振動(dòng)方程。解解)100cos(5 t)6100cos(4 t)100cos(21 tAyyypppmAAAAA1cos45245cos222212221 10arct

7、an0cos4)cos(5)0sin(4)sin(5arctanmt)100cos( 2u)20010(100cos(42 typ)20061002(100cos(51 typ )100cos(4t PS1S26m1u10m2m2u第十五章第十五章 機(jī)械波機(jī)械波15 15 8 8 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 例例3 位于位于A、B兩點(diǎn)的兩個(gè)波源，振幅相等，頻率都兩點(diǎn)的兩個(gè)波源，振幅相等，頻率都是是100赫茲，相位差為赫茲，相位差為，其，其A、B相距相距30米，波速為米，波速為400米米/秒，求秒，求: A、B連線之間因相關(guān)干涉而靜止的各連線之間因相關(guān)干涉而靜止的各點(diǎn)的位置。點(diǎn)的位置。解：如下圖，取解

8、：如下圖，取A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，A、B聯(lián)線為聯(lián)線為X軸軸)cos( tAyA在在X軸上軸上A點(diǎn)發(fā)出的行波方程點(diǎn)發(fā)出的行波方程)2cos( xtAyAx B B點(diǎn)的振動(dòng)方程點(diǎn)的振動(dòng)方程)0cos( tAyB A點(diǎn)的振動(dòng)方程點(diǎn)的振動(dòng)方程 :BAXxm30 x 30O第十五章第十五章 機(jī)械波機(jī)械波15 15 8 8 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng))2cos( xtAyA 在在X軸上軸上B點(diǎn)發(fā)出的行波方程點(diǎn)發(fā)出的行波方程)30(20cos xtAyBx 由于兩列波同頻率、同振幅、同方向振動(dòng)，所以干涉為靜止由于兩列波同頻率、同振幅、同方向振動(dòng)，所以干涉為靜止的點(diǎn)應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)相消，即：的點(diǎn)應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)相消，即： ) 12()30(22 kxx. , 2 , 1 , 0k在在X軸上軸上A點(diǎn)發(fā)出的行波方程點(diǎn)發(fā)出的行波方程B點(diǎn)的振動(dòng)方程點(diǎn)的振動(dòng)方程0cos tAyB BAXxm30 x 30O第十五章第十五章 機(jī)械波機(jī)械波15 15 8 8 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)相關(guān)相消的點(diǎn)需滿(mǎn)足：相關(guān)相消的點(diǎn)需滿(mǎn)足： kx 230由于：由于： .