新教材人教版高中物理選擇性必修第一冊 3.4波的干涉 教學課件

1、第三章 機械波3.4 波的干涉1.知道波的疊加、波的干涉現(xiàn)象及相干波源的含義. 2.明確干涉是波特有的現(xiàn)象及兩列波發(fā)生干涉的條件. （重點）3.理解波的疊加原理. （重點）學習目標 在平靜的水面上，下落的雨滴激起層層漣漪，形成了復雜而美麗的圖案。這種圖案是怎樣產(chǎn)生的？問題：？新課導入一、波的疊加在介質(zhì)中常常有幾列波同時傳播。兩列波相遇時，會不會像兩個小球相碰時那樣，改變各自的運動特征呢？想一想：新課講解觀察波的疊加現(xiàn)象在一根水平長繩的兩端分別向上抖動一下，在繩上分別產(chǎn)生相向傳播的兩列波（圖甲）。觀察兩列波的傳播情況（圖 ）。一、波的疊加波的疊加觀察波的疊加現(xiàn)象一、波的疊加波傳播的獨立性原理或波

2、的疊加原理：各列波在相遇前和相遇后都保持原來的特性(頻率、波長、振動方向、傳播方向等)不變，與各波單獨傳播時一樣；而在相遇處各質(zhì)點的振動則是各列波在該處激起的振動的合成。一、波的疊加一、波的疊加生活中波的獨立傳播和疊加開會時，大家討論的面紅耳赤，會議室內(nèi)聲音特響，但還是能區(qū)分出每一個人的說話聲音。一、波的疊加 幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。二、波的干涉兩列周期相同的波相遇時，在它們重疊的區(qū)域里會發(fā)生什么現(xiàn)象？我們先觀察，然后再作解釋。想一想：觀察水波的干涉水槽中，波源是

3、固定在同一個振動片上的兩根細桿，當振動片振動時，兩根細桿周期性地觸動水面，形成兩個波源。這兩個波源發(fā)出的是頻率相同的波。兩列波的振動方向也相同，水面質(zhì)點的振動都沿上下方向。由于兩根細桿是同步振動的，所以它們振動的相位差保持不變（總是0）。一、波的疊加二、波的干涉水波干涉圖樣水波干涉俯視圖樣二、波的干涉 由觀察可知：這兩列波相遇后，在振動著的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域和激烈振動的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且相互隔開。水波的干涉圖樣二、波的干涉 1、定義： 頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強和振動減弱的區(qū)域相

4、互隔開的現(xiàn)象叫做波的干涉。 2、干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣二、波的干涉 波的干涉的示意圖把相應的振動最激烈的質(zhì)點連起來，為振動加強區(qū)；相應的振動最不激烈或靜止的質(zhì)點連起來，為振動減弱區(qū)振動加強區(qū)和振動減弱區(qū)是相互隔開的 注意：（1）振動加強的區(qū)域振動始終加強，振動減弱的區(qū)域振動始終減弱（2）振動加強（減弱）的區(qū)域是指質(zhì)點的振幅大（小），而不是指振動的位移大（?。驗槲灰剖窃跁r刻變化的 如果在某一時刻，在水面上的某一點是兩列波的波峰和波峰相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷和波谷相遇波峰和波峰、波谷和波谷相遇時，質(zhì)點的位移最大，等于兩列波的振幅之和；因此在這一點，始終是兩列波干涉的加強點，質(zhì)點

5、的振動最激烈.二、波的干涉 如果在某一時刻，在水面上的某一點是兩列波的波峰和波谷相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷和波峰相遇，在這一點，兩列波引起的振動始終是減弱的，質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之差，如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點振動的振幅就等于零，水面保持平靜 二、波的干涉 二、波的干涉 產(chǎn)生干涉的條件：兩列波相遇疊加不一定能得到穩(wěn)定的干涉圖樣而要產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象形成穩(wěn)定的干涉圖樣，則需要滿足一定的條件 產(chǎn)生干涉的條件：兩列波的頻率必須相同 注意：一切波（只要滿足條件）都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉和衍射一樣都是波特有的現(xiàn)象 波的干涉和衍射現(xiàn)象區(qū)別二、波的干涉 內(nèi)容波的衍射波的干涉定義波可以繞過障礙物繼

6、續(xù)傳播的現(xiàn)象頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且加強和減弱的區(qū)域相間分布的現(xiàn)象現(xiàn)象波能偏離直線而傳播到直線傳播以外的空間振動強弱相間的區(qū)域，某些區(qū)域總是加強，某些區(qū)域總是減弱波的干涉和衍射現(xiàn)象區(qū)別二、波的干涉 內(nèi)容波的衍射波的干涉可觀察到現(xiàn)象的條件縫、孔或障礙物的尺寸跟波長相差不多或者比波長更小 兩列波的頻率相同相同點干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象二、波的干涉 做一做聲音的干涉安裝兩個相同的揚聲器，并且使它們由同一個信號源帶動，發(fā)出相同頻率的聲音。同學們分成兩組，手持不同顏色的標志（如A 組持白，B 組持黑），分散在兩個揚聲器之間，注意聽揚聲器發(fā)出的聲音，并且小范圍地

7、移動。A組同學移動到聲音最大位置停住，B組同學移動到聲音最小（或聽不到聲音）位置停住。找到位置后都把標志舉起，看看A 組和B組同學所在位置的分布有什么規(guī)律。二、波的干涉 主動降噪技術 噪聲會影響我們的日常生活，人們通常在聲源處、傳播過程中以及人耳處采取措施，以控制噪聲。聲音是一種波，通過波的干涉能夠起到消音的作用。這一原理使我們可以主動出擊，通過發(fā)出與噪聲振幅、頻率相同，相位相反的聲波來消滅噪聲具有主動降噪功能的耳機就是根據(jù)這一原理制成的。簡單來說，在耳機內(nèi)設有麥克風，用來收集周圍環(huán)境中的噪聲信號在此基礎上，耳機的處理器能夠預測下一時刻噪聲的情況，并產(chǎn)生相應的抵消聲波。為了保降噪質(zhì)量，耳機內(nèi)還

8、設有另一個麥克風來檢測合成后的噪聲是否變小。這時，處理器會根據(jù)這個麥克風的測量結(jié)果，對處理過程不斷優(yōu)化，進一步降低合成后的噪聲音量，達到最佳的降噪效果，使人們更好地欣賞音樂或是進行通信等活動。主動降噪技術使我們擺脫噪聲的困擾，它不僅能夠營造安靜的生活氛圍，而且能夠在機場等強噪聲場景下保護人們的健康。二、波的干涉 消聲原理波的干涉1、波的干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象叫做波的干涉2、干涉的解釋3、產(chǎn)生干涉的條件兩列波的頻率必須相同4、一切波（只要滿足條件）都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉和衍射一樣都是波特有的現(xiàn)象 波的疊加波

9、的疊加原理: 幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和例1、(單選)關于波的疊加和干涉,下列說法中正確的是()A.兩列頻率不相同的波相遇時,因為沒有穩(wěn)定的干涉圖樣,所以波沒有疊加B.兩列頻率相同的波相遇時,振動加強的點只是波峰與波峰相遇的點C.兩列頻率相同的波相遇時,如果介質(zhì)中的某點振動是加強的,某時刻該質(zhì)點的位移x可能是零D.兩列頻率相同的波相遇時,振動加強的點的位移總是比振動減弱的點的位移大C【答案】C【解析】根據(jù)波的疊加原理,只要兩列波相遇就會疊加,所以A錯;兩列頻率相同的波

10、相遇時,振動加強的點是波峰與波峰、波谷與波谷相遇的點,所以B錯;振動加強的點僅是振幅增大,但仍在平衡位置附近振動,也可能有位移為零的時刻,所以C正確,D錯誤。例2、(單選)兩列振幅和波長都相同而傳播方向相反的波(如圖甲所示),在相遇的某一時刻,兩列波“消失”(如圖乙所示)。此時介質(zhì)中x、y兩質(zhì)點的運動方向是()A.x向下,y向上B.x向上,y向下C.x、y都向上 D.x、y都向下A【答案】A【解析】由題圖看出,兩列波的波峰與波谷疊加,振動減弱,兩波的振幅相等,所以題圖乙所示的時刻兩列波“消失”。根據(jù)波形平移法判斷可知,向右傳播的波單獨引起x的振動方向向下,y的振動方向向上,向左傳播的波單獨引起

11、x的振動方向向下,y的振動方向向上,根據(jù)疊加原理可知,此時x質(zhì)點的振動方向向下,y質(zhì)點的振動方向向上,故A正確。例3、(多選)如圖所示,S1、S2為兩個振動情況完全一樣的波源,兩列波的波長都為,它們在介質(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,S1、S2在空間共形成6個振動減弱的區(qū)域(圖中虛線處),P是振動減弱區(qū)域中的一點,從圖中可看出()A.P點到兩波源的距離差等于1.5B.P點始終不振動C.P點此時刻振動最弱,過半個周期后,振動變?yōu)樽顝奃.當一列波的波峰傳到P點時,另一列波的波谷也一定傳到P點ABD【答案】ABD【解析】振動減弱點到兩波源距離差等于半波長的奇數(shù)倍,根據(jù)P點所處虛線的位置可知,P點到S1、S2的距離之差為1.5,選項A正確;兩波源振動情況相同,故P點振幅為零,選項B正確,選項C錯誤;在P點合位移為零,故其中一列波的波峰傳播到P點時,另一列波的波谷一定傳播到P點,選項D正確。例4、(單選)如圖所示,S1、S2是兩個相干波源,它們的相位及振幅均相同。實線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關于圖中所標的a、b、c三質(zhì)點,下列說法中正確的是()A.a質(zhì)點振動減弱,b、c質(zhì)點振動加強B.a質(zhì)點振動加強,b、c質(zhì)點振動減弱C.再過T/4后,b、c兩質(zhì)點都將處于各自的平衡位置,振動將減弱D.a質(zhì)