4波的干涉-【新教材】人教版高中物理選修(共17張)

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波的干涉自主閱讀自我檢測(cè)1.波的疊加原理幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)特征,繼續(xù)傳播,在它們重疊的區(qū)域里,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

這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的

。

2.波的干涉頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同的兩列波疊加時(shí),某些區(qū)域的振動(dòng)總是加強(qiáng)、某些區(qū)域的振動(dòng)總是減弱,這種現(xiàn)象叫作波的干涉。3.能發(fā)生干涉現(xiàn)象的條件(1)兩列波的頻率必須相同。(2)兩個(gè)波源的相位差必須保持不變。(3)兩個(gè)波源的振動(dòng)方向相同。4.干涉是波特有的現(xiàn)象,只要滿(mǎn)足干涉條件,一切波都能發(fā)生干涉現(xiàn)象。等于矢量和自主閱讀自我檢測(cè)1.正誤判斷(1)將一個(gè)音叉敲響,人圍繞它走一周,將聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音。(

)(2)兩列波疊加時(shí),質(zhì)點(diǎn)的總位移一定變大。(

)√解析:這是聲波的干涉現(xiàn)象。干涉現(xiàn)象是振動(dòng)加強(qiáng)與振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔且分布穩(wěn)定的現(xiàn)象?！两馕?總位移是兩個(gè)位移的矢量和,所以疊加區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的位移可能增大,也可能減小。自主閱讀自我檢測(cè)2.兩列波疊加時(shí),關(guān)于介質(zhì)中的任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(

)A.它的周期一定是兩分振動(dòng)周期之和B.它的頻率一定是兩分振動(dòng)頻率之和C.它的振幅一定是兩分振動(dòng)振幅之和D.它的位移一定是兩分振動(dòng)位移之和答案:D

解析:兩列波疊加時(shí),振動(dòng)的周期和頻率不一定等于兩者之和。例如,頻率相同的兩列波疊加,某點(diǎn)的振動(dòng)頻率可能等于每列波的頻率,也可能不振動(dòng)。某點(diǎn)的振幅可能等于兩列波的振幅之和,也可能等于兩列波的振幅之差,但位移一定是兩分振動(dòng)的位移之和,故選D。問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)對(duì)波的疊加、波的干涉現(xiàn)象的理解情境探究如圖所示,操場(chǎng)中兩根豎直桿上各有一個(gè)揚(yáng)聲器,接在同一擴(kuò)音機(jī)上,一位同學(xué)沿著AB方向走來(lái),他聽(tīng)到的聲音會(huì)有什么變化?為什么?要點(diǎn)提示:聲音忽強(qiáng)忽弱,因?yàn)槁暡òl(fā)生了干涉現(xiàn)象。

問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)知識(shí)歸納1.波的疊加:幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)特征,繼續(xù)傳播,即各自的波長(zhǎng)、頻率等保持不變。2.波干涉的條件:(1)波的疊加是無(wú)條件的,任何頻率的兩列波在空間相遇都會(huì)疊加。(2)波的干涉是有條件的,必須是兩列波的頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同。如果兩列波的頻率不相等,在相遇的區(qū)域里不同時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)疊加的結(jié)果都不相同,看不到穩(wěn)定干涉圖樣。問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)3.關(guān)于加強(qiáng)點(diǎn)(區(qū))和減弱點(diǎn)(區(qū)):(1)加強(qiáng)點(diǎn):在某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終加強(qiáng),質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)最劇烈,振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之和,即A=A1+A2,但其位移隨時(shí)間發(fā)生變化,某時(shí)刻的位移可以為0。(2)減弱點(diǎn):在某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終相互削弱,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差,即A=|A1-A2|。若兩列波振幅相同,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合振幅就等于零,并不振動(dòng),水面保持平靜。問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)4.干涉圖樣及其特征:(1)干涉圖樣:如圖所示。(2)特征:①加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變;②加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng),減弱區(qū)始終減弱(加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時(shí)間變化);③加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔。問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)典例剖析例題波源S1和S2的振動(dòng)方向相同,頻率均為4Hz,分別置于均勻介質(zhì)中x軸上的O、A兩點(diǎn)處,OA=2m,如圖所示。兩波源產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸相向傳播,波速為4m/s。已知兩波源振動(dòng)的初始相位相同。求:(1)簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)。(2)O、A間合振動(dòng)振幅最小的點(diǎn)的位置。問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)解析:(1)設(shè)簡(jiǎn)諧橫波波長(zhǎng)為λ,頻率為f,則v=λf,代入已知數(shù)據(jù),得λ=1

m。(2)以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),設(shè)P為OA間的任意一點(diǎn),其坐標(biāo)為x,則兩波源到P點(diǎn)的波程差Δl=x-(2-x),0≤x≤2,其中x、Δl以m為單位。答案:(1)1m

(2)x=0.25m,0.75m,1.25m,1.75m問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)規(guī)律方法

振動(dòng)“加強(qiáng)點(diǎn)”與“減弱點(diǎn)”的判斷(1)理論判斷法①設(shè)波源S1、S2振動(dòng)情況完全相同,它們產(chǎn)生的兩列波在同一介質(zhì)中傳播。對(duì)介質(zhì)中的任一點(diǎn)P,如圖離兩波源距離分別是S1P、S2P,P點(diǎn)到波源的距離差Δx=S1P-S2P。a.當(dāng)Δx=nλ(n=0,1,2,…)即距離差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),P點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn);b.當(dāng)Δx=(2n+1)(n=0,1,2,…)即距離差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),P點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn);②若兩列波波源振動(dòng)步調(diào)相反,則上述結(jié)論反之即可。(2)現(xiàn)象判斷法若某點(diǎn)總是波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇,該點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn);若總是波峰與波谷相遇,則該點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)。問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)變式訓(xùn)練(多選)下圖表示兩個(gè)相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇。圖中實(shí)線(xiàn)表示某時(shí)刻的波峰,虛線(xiàn)表示的是波谷,下列說(shuō)法正確的是(

)A.a、c兩點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng),b、d兩點(diǎn)的振動(dòng)減弱B.e、f兩點(diǎn)的振動(dòng)介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間C.經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后,加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置互換D.經(jīng)半個(gè)周期后,原來(lái)位于波峰的點(diǎn)將位于波谷,原來(lái)位于波谷的點(diǎn)將位于波峰問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)答案:AD

解析:波的干涉示意圖所示的僅是某一時(shí)刻兩列相干波疊加的情況。形成干涉圖樣的所有介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)都在不停地振動(dòng)著,其位移的大小和方向都在不停地變化著。但要注意,對(duì)于穩(wěn)定的干涉圖樣,振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的。a點(diǎn)是波谷和波谷相遇的點(diǎn),c點(diǎn)是波峰和波峰相遇的點(diǎn),都是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn);而b、d兩點(diǎn)都是波峰和波谷相遇的點(diǎn),是振動(dòng)減弱的點(diǎn),故選項(xiàng)A正確;e點(diǎn)位于加強(qiáng)點(diǎn)的連線(xiàn)上,為加強(qiáng)點(diǎn),f點(diǎn)位于減弱點(diǎn)的連線(xiàn)上,為減弱點(diǎn),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;相干波源疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的,不會(huì)隨時(shí)間變化,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因形成干涉圖樣的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)也是不停地做周期性振動(dòng),經(jīng)半個(gè)周期步調(diào)相反,故選項(xiàng)D正確。問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)1.下列現(xiàn)象屬于波的干涉現(xiàn)象的是(

)A.面對(duì)障礙物大喊一聲,過(guò)一會(huì)聽(tīng)見(jiàn)自己的聲音B.將一個(gè)音叉敲響,人圍繞它走一周,將聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音C.在障礙物的后面可以聽(tīng)到前面的人說(shuō)話(huà)的聲音D.一人敲一下長(zhǎng)鋼管的一端,另一人緊貼長(zhǎng)鋼管的另一端,先后聽(tīng)到兩次聲音答案:B問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)2.兩列波相疊加產(chǎn)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,得到了干涉圖樣,以下關(guān)于干涉的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.兩列波的頻率一定相等B.振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與振動(dòng)減弱區(qū)總是相互間隔的C.振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與振動(dòng)減弱區(qū)交替變化D.振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)在空間的位置一直不變答案:C

解析:發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象時(shí),振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域是穩(wěn)定的,加強(qiáng)的區(qū)域總是加強(qiáng),減弱的區(qū)域總是減弱,故選項(xiàng)C說(shuō)法錯(cuò)誤。問(wèn)題當(dāng)堂檢測(cè)3.兩個(gè)相干波源發(fā)出的兩列波分別用不同的同心圓表示,其波峰用實(shí)線(xiàn)表示,波谷用虛線(xiàn)表示。某一時(shí)刻兩列波在空間傳播的情況如圖所示,在兩列波相遇的空間中有M、N、Q、