4波的干涉-【新教材】人教版高中物理选修(共17张)

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波的干涉自主阅读自我检测1.波的叠加原理几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播,在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移

这几列波单独传播时引起的位移的

。

2.波的干涉频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时,某些区域的振动总是加强、某些区域的振动总是减弱,这种现象叫作波的干涉。3.能发生干涉现象的条件(1)两列波的频率必须相同。(2)两个波源的相位差必须保持不变。(3)两个波源的振动方向相同。4.干涉是波特有的现象,只要满足干涉条件,一切波都能发生干涉现象。等于矢量和自主阅读自我检测1.正误判断(1)将一个音叉敲响,人围绕它走一周,将听到忽强忽弱的声音。(

)(2)两列波叠加时,质点的总位移一定变大。(

)√解析:这是声波的干涉现象。干涉现象是振动加强与振动减弱的区域互相间隔且分布稳定的现象。×解析:总位移是两个位移的矢量和,所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小。自主阅读自我检测2.两列波叠加时,关于介质中的任一质点的振动,下列说法正确的是(

)A.它的周期一定是两分振动周期之和B.它的频率一定是两分振动频率之和C.它的振幅一定是两分振动振幅之和D.它的位移一定是两分振动位移之和答案:D

解析:两列波叠加时,振动的周期和频率不一定等于两者之和。例如,频率相同的两列波叠加,某点的振动频率可能等于每列波的频率,也可能不振动。某点的振幅可能等于两列波的振幅之和,也可能等于两列波的振幅之差,但位移一定是两分振动的位移之和,故选D。问题当堂检测对波的叠加、波的干涉现象的理解情境探究如图所示,操场中两根竖直杆上各有一个扬声器,接在同一扩音机上,一位同学沿着AB方向走来,他听到的声音会有什么变化?为什么?要点提示:声音忽强忽弱,因为声波发生了干涉现象。

问题当堂检测知识归纳1.波的叠加:几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播,即各自的波长、频率等保持不变。2.波干涉的条件:(1)波的叠加是无条件的,任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。(2)波的干涉是有条件的,必须是两列波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同。如果两列波的频率不相等,在相遇的区域里不同时刻各质点叠加的结果都不相同,看不到稳定干涉图样。问题当堂检测3.关于加强点(区)和减弱点(区):(1)加强点:在某些点两列波引起的振动始终加强,质点的振动最剧烈,振动的振幅等于两列波的振幅之和,即A=A1+A2,但其位移随时间发生变化,某时刻的位移可以为0。(2)减弱点:在某些点两列波引起的振动始终相互削弱,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差,即A=|A1-A2|。若两列波振幅相同,质点振动的合振幅就等于零,并不振动,水面保持平静。问题当堂检测4.干涉图样及其特征:(1)干涉图样:如图所示。(2)特征:①加强区和减弱区的位置固定不变;②加强区始终加强,减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化);③加强区与减弱区互相间隔。问题当堂检测典例剖析例题波源S1和S2的振动方向相同,频率均为4Hz,分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处,OA=2m,如图所示。两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播,波速为4m/s。已知两波源振动的初始相位相同。求:(1)简谐横波的波长。(2)O、A间合振动振幅最小的点的位置。问题当堂检测解析:(1)设简谐横波波长为λ,频率为f,则v=λf,代入已知数据,得λ=1

m。(2)以O为坐标原点,设P为OA间的任意一点,其坐标为x,则两波源到P点的波程差Δl=x-(2-x),0≤x≤2,其中x、Δl以m为单位。答案:(1)1m

(2)x=0.25m,0.75m,1.25m,1.75m问题当堂检测规律方法

振动“加强点”与“减弱点”的判断(1)理论判断法①设波源S1、S2振动情况完全相同,它们产生的两列波在同一介质中传播。对介质中的任一点P,如图离两波源距离分别是S1P、S2P,P点到波源的距离差Δx=S1P-S2P。a.当Δx=nλ(n=0,1,2,…)即距离差为波长的整数倍时,P点为振动加强点;b.当Δx=(2n+1)(n=0,1,2,…)即距离差为半个波长的奇数倍时,P点为振动减弱点;②若两列波波源振动步调相反,则上述结论反之即可。(2)现象判断法若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇,该点为振动加强点;若总是波峰与波谷相遇,则该点为振动减弱点。问题当堂检测变式训练(多选)下图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示某时刻的波峰,虚线表示的是波谷,下列说法正确的是(

)A.a、c两点的振动加强,b、d两点的振动减弱B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C.经适当的时间后,加强点和减弱点的位置互换D.经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波谷,原来位于波谷的点将位于波峰问题当堂检测答案:AD

解析:波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况。形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着,其位移的大小和方向都在不停地变化着。但要注意,对于稳定的干涉图样,振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。a点是波谷和波谷相遇的点,c点是波峰和波峰相遇的点,都是振动加强的点;而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点,是振动减弱的点,故选项A正确;e点位于加强点的连线上,为加强点,f点位于减弱点的连线上,为减弱点,故选项B错误;相干波源叠加产生的干涉是稳定的,不会随时间变化,故选项C错误;因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动,经半个周期步调相反,故选项D正确。问题当堂检测1.下列现象属于波的干涉现象的是(

)A.面对障碍物大喊一声,过一会听见自己的声音B.将一个音叉敲响,人围绕它走一周,将听到忽强忽弱的声音C.在障碍物的后面可以听到前面的人说话的声音D.一人敲一下长钢管的一端,另一人紧贴长钢管的另一端,先后听到两次声音答案:B问题当堂检测2.两列波相叠加产生了稳定的干涉现象,得到了干涉图样,以下关于干涉的说法错误的是(

)A.两列波的频率一定相等B.振动加强区与振动减弱区总是相互间隔的C.振动加强区与振动减弱区交替变化D.振动加强区在空间的位置一直不变答案:C

解析:发生稳定的干涉现象时,振动加强和振动减弱的区域是稳定的,加强的区域总是加强,减弱的区域总是减弱,故选项C说法错误。问题当堂检测3.两个相干波源发出的两列波分别用不同的同心圆表示,其波峰用实线表示,波谷用虚线表示。某一时刻两列波在空间传播的情况如图所示,在两列波相遇的空间中有M、N、Q、