3.4波的干涉課件-高二上學(xué)期物理人教版選擇性4

第三章機(jī)械波第4節(jié)波的干涉

知識(shí)回顧什么是波的衍射？

發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件？

波可以繞過障礙物或通過障礙物上的孔、縫而在障礙物的后面繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射。

只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。【猜一猜】?jī)闪胁ㄏ嘤鰰?huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？一、波的疊加1.波傳播的獨(dú)立性：幾列波相遇后，彼此穿過，且穿過后各自保持相遇前的狀態(tài)（各自的頻率、波長(zhǎng)不變）繼續(xù)傳播。2.波的疊加原理：在波相遇重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波所產(chǎn)生的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和。（理解：波相遇疊加時(shí)，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)仍然是在各自的平衡位置附近振動(dòng)，只是位移變?yōu)檫@幾列波此時(shí)在此位置的矢量和。）如果介質(zhì)中某些質(zhì)點(diǎn)處于兩列波波峰與波峰或波谷與波谷相遇處，則振動(dòng)加強(qiáng)，合振幅將增大。如果介質(zhì)中某些質(zhì)點(diǎn)處于兩列波波峰與波谷相遇處，則振動(dòng)減弱，合振幅減小，此時(shí)如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于零。

二、波的干涉振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域：是指該區(qū)域質(zhì)點(diǎn)的振幅始終增大（等于這兩列波的振幅之和）。表示兩列波在傳播過程中，波峰與波峰或波谷與波谷總會(huì)在該區(qū)域相遇。（注意：不是質(zhì)點(diǎn)始終處于波峰或波谷）振動(dòng)減弱區(qū)域：是指該區(qū)域質(zhì)點(diǎn)的振幅始終減?。ǖ扔谶@兩列波的振幅之差）。表示兩列波在傳播過程中，波峰與波谷總會(huì)在該區(qū)域相遇。（若兩列波的振幅相同，振動(dòng)減弱區(qū)域質(zhì)點(diǎn)的振幅總為零）振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)相位（步調(diào)）始終相同----同相振動(dòng)減弱點(diǎn)相位（步調(diào)）始終相反----反相

二、波的干涉【思考】如何才能形成穩(wěn)定的振動(dòng)加強(qiáng)減弱區(qū)域呢？(1)兩波源的頻率相同；(2)相位差恒定；(3)振動(dòng)方向相同。狀態(tài)之間的時(shí)間偏移量恒定

二、波的干涉1、定義：頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象叫做波的干涉。（波的疊加的特例）2、振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)：

把振動(dòng)最激烈的質(zhì)點(diǎn)連起來，為振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)；

把振動(dòng)最不激烈或靜止的質(zhì)點(diǎn)連起來，為振動(dòng)減弱區(qū)．

振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)是相互隔開的．3、形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件：(1)兩波源的頻率相同；(2)相位差恒定；

(3)振動(dòng)方向相同。4、理解：①

一切波（只要滿足條件）都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉是波特有的現(xiàn)象。②

振動(dòng)加強(qiáng)（減弱）區(qū)是穩(wěn)定的，不隨時(shí)間變化。振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域振動(dòng)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱的區(qū)域振動(dòng)始終減弱。③

振動(dòng)加強(qiáng)（減弱）的區(qū)域是指質(zhì)點(diǎn)的振幅大（?。皇侵刚駝?dòng)的位移大（?。?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的。

注意：雖然干涉是波的疊加的結(jié)果，但疊加未必都產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。5、判斷振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的常用方法：(1)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)為加強(qiáng)點(diǎn)；

若某點(diǎn)總是波峰與波谷相遇，則為減弱點(diǎn)．(2)條件判斷法①若兩列波振動(dòng)頻率相同、振動(dòng)步調(diào)完全相同：某點(diǎn)與兩個(gè)波源的波程差（距離差）為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)為振動(dòng)的加強(qiáng)點(diǎn)。

即Δs＝nλ(n＝0,1,2…)——加強(qiáng)點(diǎn)某點(diǎn)與兩個(gè)波源的波程差（距離差）為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)為振動(dòng)的減弱點(diǎn)。

即Δs＝nλ+λ/2=(2n＋1)λ/2

(n＝0,1,2…)——減弱點(diǎn)②若兩波振動(dòng)頻率相同，振動(dòng)步調(diào)相反，則上述結(jié)論相反．也可以理解為：Δs＝2n·λ/2(半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍)——加強(qiáng)點(diǎn)【例1】(多選)如圖表示兩個(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)線表示某時(shí)刻的波峰，虛線表示的是波谷，下列說法正確的是 (

AD

)A．a(chǎn)、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)和減弱之間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，原來位于波峰的點(diǎn)將位于波谷，原來位于波谷的點(diǎn)將位于波峰【例2】波源甲、乙分別在一根水平放置的繩的左右兩端，兩波源發(fā)出的波在繩中的傳播速度均是1m/s。在t=0時(shí)刻繩上的波形如圖

（a）所示（兩波源均只發(fā)出半個(gè)波）。則根據(jù)波的疊加原理，以下敘述正確的是（

D）A.當(dāng)t=2s時(shí)，波形如圖①所示；當(dāng)t=4s時(shí)，波形如圖②所示B.當(dāng)t=2s時(shí)，波形如圖①所示；當(dāng)t=4s時(shí)，波形如圖③所示C.當(dāng)t=2s時(shí)，波形如圖②所示；當(dāng)t=4s時(shí)，波形如圖①所示D.當(dāng)t=2s時(shí)，波形如圖②所示；當(dāng)t=4s時(shí)，波形如圖③所示【例3】如圖所示，實(shí)線與虛線分別表示振幅為A、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷，此刻M是波峰與波峰的相遇點(diǎn)，下列說法中不正確的是（

C

）A.O、M連線的中點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，其振幅為2AB.P、N兩處的質(zhì)點(diǎn)始終處在平衡位置C.隨著時(shí)間的推移，M處的質(zhì)點(diǎn)將向O處移動(dòng)D.從該時(shí)刻起，經(jīng)過四分之一周期，M處的質(zhì)點(diǎn)到達(dá)平衡位置，此時(shí)位移為零【例4】如圖所示，在均勻介質(zhì)中，A、B是振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)波源，其簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式均為x=0.1sin20πt（m），形成的機(jī)械波的波速都是10m/s。介質(zhì)中P點(diǎn)與A、B兩波源間的距離分別為4m和5m。則（

C）A.波的周期為0.2s B.波的波長(zhǎng)為2m點(diǎn)一定是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) 點(diǎn)可能是振動(dòng)減弱點(diǎn)二、波的干涉2、振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)的判斷。1、發(fā)生穩(wěn)定干涉的條件：頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同。3、一切波（只要