4波的干涉衍射和多普勒效應(yīng)

4波的干涉衍射和多普勒效應(yīng)、考點(diǎn)聚焦1、波的疊加，波的干涉、衍射現(xiàn)象 I2、聲波、超聲波及其應(yīng)用 I3、多普勒效應(yīng)二、知識(shí)掃描1、 波的衍射現(xiàn)象：波繞過(guò)障礙物連續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射。發(fā)生明顯衍射的條件是，孔、縫、障礙物的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)相差不多。一切波都能發(fā)生衍射，衍射是撥特有的現(xiàn)象。2、 波的疊加：幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)連續(xù)傳播；在他們重疊的區(qū)域內(nèi)，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)分不引起的位移的矢量和。3、 波的干涉：兩列相干波疊加，使得某些區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域振動(dòng)減弱，同時(shí)振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域和振動(dòng)減弱區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉，形成的圖樣叫做波干涉圖樣。產(chǎn)生干涉的條件是兩列波的頻率相同，相位差恒定。一切波都可能發(fā)生干涉，干涉是波特有的現(xiàn)象。4、 多普勒效應(yīng)：由于波源和觀看者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀看者感到波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)。觀看者接收到的頻率等于波源的頻率。觀看者接收到的頻率大于波源的頻率。觀看者接收到的頻率小于波源的頻率。當(dāng)波源和觀看者相對(duì)靜止時(shí)，觀看者接收到的頻率等于波源的頻率。觀看者接收到的頻率大于波源的頻率。觀看者接收到的頻率小于波源的頻率。當(dāng)波源和觀看者相對(duì)靠近時(shí)，當(dāng)波源和觀看者相對(duì)遠(yuǎn)離時(shí)，一切波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)。為吟和七。波在介質(zhì)中的傳播速度為f=^^^^^f-v一v三、好題精析例1兩列相干波的振幅分不為A1和A為吟和七。波在介質(zhì)中的傳播速度為f=^^^^^f-v一v三、好題精析例1兩列相干波的振幅分不為A1和A2,〔A、B、C、D、某時(shí)刻介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)p的位移大小為a1+a2,那么〕質(zhì)點(diǎn)的振幅一直為a1+a2質(zhì)點(diǎn)的振幅再過(guò)半個(gè)周期為Ia1-a2質(zhì)點(diǎn)的位移大小一直為a1+a2質(zhì)點(diǎn)的位移大小再過(guò)半個(gè)周期為a1+a2〖解析〗相干波的疊加是穩(wěn)固的，因此A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；此刻，P正在波峰，半個(gè)周期后P點(diǎn)將運(yùn)動(dòng)到波谷，因此D選項(xiàng)正確，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；〖點(diǎn)評(píng)〗振動(dòng)的位移是隨時(shí)刻變化的，而振動(dòng)的振幅是不變的〔無(wú)阻尼振動(dòng)中〕。,31例2如下圖7-4-1，S1和S2是湖面上兩個(gè)完全相同的水波的波源，MN是足夠長(zhǎng)的湖岸，水波的波長(zhǎng)為2m，S1與S2的TOC\o"1-5"\h\z連線與湖岸垂直，且S1S2=5m，那么岸邊始終安靜的地點(diǎn)共 I有〔〕 * A、1處B、3處C、5處 D、許多處M 口〖解析〗岸邊到兩個(gè)波源距離差〔波程差〕為半波長(zhǎng)的奇數(shù) 圖7-4-1倍的地點(diǎn)是始終安靜的〔振動(dòng)減弱區(qū)〕。O點(diǎn)的波程差最大，為5m，其左右各有波程差為3m、1m的安靜地點(diǎn)，因此始終安靜處一共5處，因此選C.〖點(diǎn)評(píng)〗要求把握干涉區(qū)振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱條件。 O例3圖7-4-2是觀看水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源。圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情形，每?jī)蓷l相鄰波浪〔圖中曲線〕間的距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，那么

波通過(guò)孔之后的傳播情形，以下講法中正確的選項(xiàng)是〔〕A、 現(xiàn)在能明顯觀看到波的衍射現(xiàn)象B、 擋板前后波浪間距離相等C、 假如將孔AB擴(kuò)大，有可能觀看不到明顯的衍射現(xiàn)象D、 假如孔的大小不變，將波源的頻率增大，將能更明顯地觀看到衍射現(xiàn)象〖解析〗現(xiàn)在孔的尺寸與波長(zhǎng)相近，能觀看到明顯的衍射現(xiàn)象，因此A選項(xiàng)正確；衍射不改變波速和頻率，因此B選項(xiàng)正確；孔擴(kuò)大后，將逐步偏離發(fā)生明顯衍射的條件，因此C選項(xiàng)正確；而波源頻率增大，會(huì)使波長(zhǎng)變小，更加符合明顯衍射條件，因此D選項(xiàng)錯(cuò)誤。因此選ABC.〖點(diǎn)評(píng)〗發(fā)生明顯衍射的條件是，孔或障礙物的尺寸比波長(zhǎng)小或差不多。TOC\o"1-5"\h\z例4如下圖7-4-3，向左勻 "口速運(yùn)動(dòng)的小車發(fā)出頻率為f v 的聲波，車左側(cè)a處的人?■?感受到的聲波的頻率為f1， ft 匚亍 JI車右側(cè)B處的人感受到的 % —聲波的頻率為f2，那么 囹72—3 B〔 〕A、fi<f農(nóng)f B、f<f，f>f C、f?f,f>f Df?f，f<f〖解析〗由于波源向A相對(duì)靠近，因此九寸；而波源相對(duì)B遠(yuǎn)離，因此f2<f因此D.〖點(diǎn)評(píng)〗把握多普勒效應(yīng)的規(guī)律。例5以速度v=20m/s行駛的火車，鳴笛聲頻率f=275Hz，常溫下空氣中的聲速為V=340m/s.當(dāng)火車駛來(lái)時(shí)，站在鐵道旁的觀看者聽(tīng)到的笛聲頻率是多少？當(dāng)火車駛?cè)r(shí)，站在鐵道旁的觀看者聽(tīng)到的笛聲頻率又是多少？〖解析〗火車駛來(lái)時(shí)，觀看者感受到的聲波波長(zhǎng)為入］入］=VT-vT=(V-v)

f因此，觀看者感受到的聲波頻率為V. 340f=—= f=…“x275Hz=292HzJ1人 V-v 340-201火車駛?cè)r(shí)，觀看者感受到的聲波波長(zhǎng)為(V+v)入尸VT+vT=—-—f因此，觀看者感受到的聲波頻率為VV340f=——= f二…“x275Hz=260Hz灼人V+v340+202〖點(diǎn)評(píng)〗解多普勒效應(yīng)咨詢題，關(guān)鍵是建立運(yùn)動(dòng)模型，即由于波源的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使相鄰波峰間距離被壓縮或拉大，導(dǎo)致同意波長(zhǎng)的變化，使人聽(tīng)起來(lái)覺(jué)得頻率變了。四、變式遷移1、 關(guān)于波的衍射，以下講法中正確的選項(xiàng)是〔〕A、 衍射現(xiàn)象必須在一定條件下才能發(fā)生B、 明顯衍射現(xiàn)象必須在一定條件下才能發(fā)生C、 衍射是某些波所特有的現(xiàn)象D、 衍射是所有波所特有的現(xiàn)象TOC\o"1-5"\h\z2、如下圖7-4-4,一個(gè)波源在繩的左端發(fā)出半個(gè) a波a，頻率為f「振幅為41，另一個(gè)波源在繩的右 ? b端發(fā)出半個(gè)波b，頻率為f2,振幅為42，P為兩波廠、 V 前鋒間的中點(diǎn)，那么以下講法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 \〔 〕A、 兩列波相遇時(shí)，P點(diǎn)的振幅可達(dá)A1+A2B、 兩列波同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)C、 兩列波相遇時(shí)，各自保持原先的波形獨(dú)自傳播D、 兩列波相遇后，繩上波峰位移可達(dá)A1+A2的點(diǎn)只有1個(gè)，此點(diǎn)在P點(diǎn)的左側(cè)五、能力突破1、 兩列頻率相同的聲波在空氣中相遇發(fā)生干涉時(shí)〔〕A、 振動(dòng)加強(qiáng)質(zhì)點(diǎn)的位移總是最大B、 在某一時(shí)刻，振動(dòng)加強(qiáng)質(zhì)點(diǎn)的位移可能小于振動(dòng)減弱質(zhì)點(diǎn)的位移C、 振動(dòng)加強(qiáng)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)刻不斷變化D、 振動(dòng)減弱質(zhì)點(diǎn)的振幅一定小于振動(dòng)加強(qiáng)質(zhì)點(diǎn)的振幅2、 關(guān)于次聲波和超聲波，以下講法中正確的選項(xiàng)是〔〕A、 頻率低于20Hz的聲波為次聲波，頻率高于20000Hz的聲波為超聲波B、 次聲波波長(zhǎng)比可聞波短，超聲波的波長(zhǎng)比可聞波長(zhǎng)C、 次聲波頻率太低，即使是高強(qiáng)度次聲波對(duì)人體也沒(méi)有損害D、 在同一平均介質(zhì)中，在相同的外部環(huán)境下，次聲波、可聞波、超聲波的波速相同3、以下現(xiàn)象中屬于聲波的衍射現(xiàn)象的有〔〕A、雨天雷聲轟鳴8、山谷中聽(tīng)到回聲C、 隔著墻壁聽(tīng)到不人講話聲D、 在室外演講更費(fèi)勁4、 兩列橫波滿足相干條件，那么〔〕A、 波峰與波峰相遇處振動(dòng)加強(qiáng)B、 波谷與波谷相遇處振動(dòng)減弱C、 波峰與波谷相遇處振動(dòng)加強(qiáng)D、 波谷與波峰相遇處振動(dòng)減弱5、 兩個(gè)相同的固定聲源，發(fā)出波長(zhǎng)相等的聲波相疊加，假如某時(shí)刻，疊加區(qū)域中的P點(diǎn)是兩列波的波谷相遇，那么，在以后的時(shí)刻里，P點(diǎn)的振動(dòng)情形是〔〕A、 有時(shí)加強(qiáng)，有時(shí)減弱B、 通過(guò)半個(gè)周期的奇數(shù)倍時(shí)加強(qiáng)C、 始終加強(qiáng)D、 始終減弱6、 關(guān)于波長(zhǎng)為300m的聲波，以下講法中正確的選項(xiàng)是〔〕A、 在同一介質(zhì)中，比波長(zhǎng)為20m的聲波傳播的慢B、 不能被聽(tīng)見(jiàn)C、 波長(zhǎng)太短，不能發(fā)生明顯衍射D、 波長(zhǎng)太長(zhǎng)不能被反射7、 當(dāng)人聽(tīng)到聲音頻率越來(lái)越低時(shí)，可能是因?yàn)椤病矨、 聲源和人差不多上靜止的，然而聲源振動(dòng)頻率越來(lái)越低B、 人靜止，聲源遠(yuǎn)離人做勻速直線運(yùn)動(dòng)，且聲源的頻率不變C、 人靜止，聲源遠(yuǎn)離人做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且聲源的頻率不變D、 聲源靜止，人遠(yuǎn)離聲源做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且聲源的頻率不變8、 如下圖7-4-5，相干波源S]、S2反向振動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生TOC\o"1-5"\h\z波長(zhǎng)為1m的相干波，圖中虛線為兩波源連線的中垂 A? ,線。A、B是疊加區(qū)域中兩點(diǎn)，S]A=12m，S2A=14m， ；S]B=12.5m，S2B=11m，那么A、B點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)的依 ,-舊振動(dòng)減弱的？ :B圖7-4-59、蝙蝠每秒鐘發(fā)出50次超聲波，每次發(fā)出100個(gè)頻率為105Hz的完全波，在空氣中形成一系列不連續(xù)的波列?？諝庵新曀贋?40m/s，求：⑴每個(gè)波列的長(zhǎng)度以及兩個(gè)波列間隔的距離？⑵假設(shè)這列波進(jìn)入水中，聲波在水中的速度為1450m/s，那么波列的長(zhǎng)度以及兩個(gè)波列間隔的距離又是多少？10、兩列橫波在x軸上沿相反方向傳播，如下圖7-