【課件】波的光涉（教學課件） 高二物理同步備課系列（人教版2019選擇性必修第一冊）

第四節(jié)波的干涉目錄0102波的干涉波的疊加課堂引入在平靜的水面上，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？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？課堂引入演示實驗：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。你能大致畫出該過程的波形圖嗎？開始相遇相遇中開始分離分離后兩列波相遇后，有什么規(guī)律？第一部分：波的疊加（一）波的疊加1.波傳播的獨立性

幾列波相遇之后，仍然保持它們各自原有的特征（頻率、波長、振幅、振動方向等）不變，并按照原來的方向繼續(xù)前進，好像沒有遇到過其他波一樣互不干擾。2.波的疊加原理

當幾列波在傳播過程中相遇時，相遇區(qū)域每一點的振動等于各列波單獨傳播時在該點引起的振動的矢量和。（一）波的疊加3.加強點和減弱點有些點兩列波振動情況完全相同，稱為加強點；減弱疊加：x0tA-A加強疊加：x0tA-A有些點兩列波振動情況完全相反，稱為減弱點如果兩列波振幅相同，則加強點振幅為2A，做大幅度振動，但并不表示始終處于位移最大處；減弱點始終靜止不動的，位移為0（二）生活中波的獨立傳播和疊加1.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。2.紅綠光束空間交叉相遇(紅是紅、綠是綠，…)3.空中無線電波很多(仍能分別接收各個電臺)第二部分：波的干涉（一）觀察與思考兩列頻率相同的波相遇時，在它們重疊的區(qū)域會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？我們先觀察下面的現(xiàn)象?，F(xiàn)象：兩列頻率相同的水波相遇后，在它們重疊的區(qū)域里出現(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。（二）實驗解釋加強的解釋：x10tA1-A1振動1x20t-A2A2振動2x0tA-A加強疊加（二）實驗解釋如果在某一時刻，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)點的振動最激烈。加強的解釋：S1S2（二）實驗解釋減弱的解釋：x10tA1-A1振動1：振動2：x20t-A2A2減弱疊加：x0tA-A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）實驗解釋S1S2減弱的解釋：（三）波的干涉振動加強區(qū)的質(zhì)點振動的振幅為多大？振動減弱區(qū)的質(zhì)點振動的振幅為多大？振動減弱區(qū)：振動的振幅等于兩列波振幅之差。振動減弱區(qū)：振動的振幅等于兩列波振幅之差。加強區(qū)和減弱區(qū)的質(zhì)點偏離平衡位置的位移不是始終不變。而是振動加強區(qū)域的質(zhì)點，其位移始終保持最大。振動減弱區(qū)域的質(zhì)點，其位移始終保持最小。加強區(qū)和減弱區(qū)的質(zhì)點偏離平衡位置的位移始終不變嗎？若兩列波的振幅相等，減弱區(qū)的質(zhì)點是否還會離開平衡位置？振動減弱點的振動始終是減弱的；它并不總是處于平衡位置，它也在平衡位置附近振動.只有當兩個波源的振幅相等時，才位于平衡位置.（三）波的干涉若兩列波的的頻率和相位差不相同，你認為在相互疊加時，能否出現(xiàn)穩(wěn)定的相間的加強和減弱區(qū)呢？如果兩列波的頻率不同或者兩個波源沒有固定的相位差（相差），相互疊加時波上各個質(zhì)點的振幅是隨時間而變化的，沒有振動總是加強或減弱的區(qū)域。如何才能形成像上述實驗現(xiàn)象一樣的穩(wěn)定的加強和減弱的穩(wěn)定圖樣呢？(1)兩波源的頻率相同。(2)振動方向相同。(3)相位差恒定。（三）波的干涉1.定義：頻率相同,振動方向相同,相位差恒定的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動始終加強，某些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域互相間隔這種現(xiàn)象叫做波的干涉，形成的圖樣叫做干涉圖樣。水波干涉圖樣2.形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件(1)兩波源的頻率相同。(2)振動方向相同。(3)相位差恒定。若兩個波源的振動頻率和振動步調(diào)相同，加強點與兩個波源的距離差：△S=S1-S2=2n?λ/2(n=0，±1，±2，±3……）（四）波的干涉規(guī)律1.S1和S2兩波源到加強點M到距離只差與波長有什么關(guān)系？若兩個波源的振動頻率和振動步調(diào)相同，加強點與兩個波源的距離差：△S=S1-S2=2n?λ/2

(n=0，±1，±2，±3……）x0tA-A（四）波的干涉規(guī)律2.S1和S2兩波源到其他加強點到距離只差與波長有什么關(guān)系？你從中可以發(fā)現(xiàn)什么樣的規(guī)律？若兩個波源的振動頻率和振動步調(diào)相同，減弱點與兩個波源的距離差：△S=S1-S2=（2n+1）?λ/2

(n=0，±1，±2，±3……）x0tA-A（四）波的干涉規(guī)律2.S1和S2兩波源到其他加強點到距離只差與波長有什么關(guān)系？你從中可以發(fā)現(xiàn)什么樣的規(guī)律？若兩個波源的振動頻率和振動步調(diào)相同，減弱點與兩個波源的距離差：△S=S1-S2=（2n+1）?λ/2

(n=0，±1，±2，±3……）x0tA-A（四）波的干涉規(guī)律振動加強點和減弱點滿足的條件：若兩個波源的振動頻率和振動步調(diào)相同(1)加強點與兩個波源的距離差：（n=0，±1，±2，±3……）(2)減弱點與兩個波源的距離差：（n=0，±1，±2，±3……）加強點與兩個波源的距離差是半波偶數(shù)的整數(shù)倍減弱點與兩個波源的距離差是半波奇數(shù)的整數(shù)倍（四）波的干涉規(guī)律若兩個波源的振動頻率和振動步調(diào)相反(1)減弱點與兩個波源的距離差：（n=0，±1，±2，±3……）(2)加強點與兩個波源的距離差：（n=0，±1，±2，±3……）減弱點與兩個波源的距離差是半波偶數(shù)的整數(shù)倍加強點與兩個波源的距離差是半波奇數(shù)的整數(shù)倍振動加強點和減弱點滿足的條件：鞏固提升課堂小結(jié)波的干涉波的疊加波傳播的獨立性：幾列波相遇后，彼此穿過，繼續(xù)傳播，波的形狀和傳播的情形都跟相遇前一樣，也就是說，相遇后，它們都保持各自的運動狀態(tài)，彼此都沒有受到影響。波的疊加原理：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所產(chǎn)生的振動，質(zhì)點振動的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。波的干涉定義：頻率相同,振動方向相同,相位差恒定的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動始終加強，某些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域互相間隔這種現(xiàn)象叫做波的干涉，形成的圖樣叫做干涉圖樣。加強點滿足的條件減弱點滿足的條件課堂檢測1.

(多選)如圖所示,波源S1在繩的左端發(fā)出頻率為f1、振幅為A1的半個波形a,同時另一個波源S2在繩的右端發(fā)出頻率為f2、振幅為A2的半個波形b,且f1<f2,P為兩個波源連線的中點。已知機械波在介質(zhì)中傳播的速度只由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定。下列說法正確的是(

)A.兩列波比較,a波將先到達P點B.兩列波在P點疊加時,P點的位移最大可達A1+A2C.b的波峰到達P點時,a的波峰還沒有到達P點D.兩列波相遇時,繩上位移可達A1+A2的點只有一個,此點在P點的左側(cè)答案:CD課堂檢測【解析】因兩列波波速相等,故兩列波能同時到達P點,A錯誤;因f1<f2,由λ=

可知,λ1>λ2,故當兩列波同時到達P點時,a波的波峰離P點的距離比b波的波峰離P點的距離大,因此兩波峰不能同時到達P點,兩波峰應(yīng)相遇在P點左側(cè),此位置對應(yīng)的位移為A1+A2,位移最大,綜上所述,B錯誤,C、D正確。【科學思維】兩列波相遇時與其單獨存在時的振動是一樣的,其位移為兩列波位移的矢量和。在相遇區(qū)域,任一點的總位移可能大于每列波單獨傳播時的位移,也可能小于每列波單獨傳播時的位移。課堂檢測2.

(多選)如圖所示,S1、S2是兩個振動完全相同的相干波源,其中實線表示波峰,虛線表示波谷。若兩列波的振幅均保持5cm不變,關(guān)于圖中所標的a、b、c、d四點,下列說法正確的是(

)A.d點始終保持靜止不動B.圖示時刻c點的位移為零C.b點振動始終加強,c點振動始終減弱D.圖示時刻,b、c兩點的豎直高度差為20cm答案:AD課堂檢測【解析】d點處波峰與波谷相遇,振動減弱,振幅為零,故保持靜止,故A正確;b點處波峰與波峰相遇,c點處波谷與波谷相遇,它們均屬于振動加強點,由于振幅是5cm,則b點相對平衡位置高10cm,而c點處波谷與波谷相遇,則c點相對平衡位置低10cm,所以b、c兩點的豎直高度差為20cm,故B、C錯誤,D正確?？茖W思維

判斷振動加強和減弱