高二物理《波的衍射多普勒效应》

主讲/胡海军波的衍射 波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象

波的衍射 波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象 实验一、水波的衍射现象及在波长一定的情况狭缝宽对衍射实验的影响现象：水波绕过小孔或障碍物继续传播说明:

说明:①衍射是波特有的现象；一切波都能发生衍射．

说明:①衍射是波特有的现象；一切波都能发生衍射．②衍射现象总是存在的，只有明显和不明显的差异实验二、在狭缝宽度一定的情况下，波长对衍射实验的影响实验二、在狭缝宽度一定的情况下，波长对衍射实验的影响结论： 障碍物较大时对波有影响，较小时对波没有影响，即障碍物比较小时能发生明显衍射

结论： 障碍物较大时对波有影响，较小时对波没有影响，即障碍物比较小时能发生明显衍射 窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象结论： 窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；

结论： 窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显； 窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象．发生明显衍射现象的条件： 障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长相差不多发生明显衍射现象的条件： 障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长相差不多 说明：①障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件。

一般情况下。波长较大的波容易产生显著的衍射现象。发生明显衍射现象的条件：②波传到小孔或障碍物时，小孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波称子波在孔后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。②波传到小孔或障碍物时，小孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波称子波在孔后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。 ③当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。②波传到小孔或障碍物时，小孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波称子波在孔后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。 ③当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象 例1下列现象或事实属于衍射现象的是 A风从窗户吹进来 B雪堆积在背风的屋后 C水波前进方向上遇到凸出水面的小石子，

小石子对波的传播没有影响 D晚上看到水中月亮的倒影 例1下列现象或事实属于衍射现象的是 A风从窗户吹进来 B雪堆积在背风的屋后 C水波前进方向上遇到凸出水面的小石子，

小石子对波的传播没有影响 D晚上看到水中月亮的倒影C 例2下列关于波的衍射的说法正确的是 A衍射是一切机械波特有的现象 B对同一列波，缝或孔障碍物越小，衍射现象越明显 C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 D声波容易发生衍射是由于声波波长较大 例2下列关于波的衍射的说法正确的是 A衍射是一切机械波特有的现象 B对同一列波，缝或孔障碍物越小，衍射现象越明显 C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 D声波容易发生衍射是由于声波波长较大BD 例3在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子的频率是5H，，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为 A10cmB5cm Cd>1cmDd<1cm 例3在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子的频率是5H，，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为 A10cmB5cm Cd>1cmDd<1cmD例4：如图是观察水面波衍射的实

验装置，AC和BD是两块挡板，AB是

一个孔，O为波源，图中已画出波源所

在区域波的传播情况，每两条相邻波

纹图中曲线之间距离表示一个波长，

则波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的是A此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前波纹间距离相等扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地

观察衍射现象例4：如图是观察水面波衍射的实

验装置，AC和BD是两块挡板，AB是

一个孔，O为波源，图中已画出波源所

在区域波的传播情况，每两条相邻波

纹图中曲线之间距离表示一个波长，

则波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的是A此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前波纹间距离相等扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地

观察衍射现象ABC胡海军 现象：当发声物体向你驶来时，感觉音调变高；当发声物体离你远去时，感觉音调变低音调由频率

决定，频率高音调高；频率低音调低．

现象：当发声物体向你驶来时，感觉音调变高；当发声物体离你远去时，感觉音调变低音调由频率

决定，频率高音调高；频率低音调低． 多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应．奥地利物理学家多普勒1803——1853二、多普勒效应的成因二、多普勒效应的成因 声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，

频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源

的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而

观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，

即单位时间接收到的完全波的个数决定的． 1当波源和观察者相对介质都静止不动．即二者没有相对运动时 1当波源和观察者相对介质都静止不动．即二者没有相对运动时 1当波源和观察者相对介质都静止不动．即二者没有相对运动时 单位时间内波源发出几

个完全波，观察者在单位时

间内就接收到几个完全波．

观察者接收到的频率等于波

源的频率． 2波源相对介质不动，观察者朝波源运动时或观察者不动，波源朝观察者运动时 2波源相对介质不动，观察者朝波源运动时或观察者不动，波源朝观察者运动时 2波源相对介质不动，观察者朝波源运动时或观察者不动，波源朝观察者运动时 观察者在单位时间内

接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大． 3波源相对介质不动，观察者远离波源运动时或

观察者不动，波源远离观察者运动时 3波源相对介质不动，观察者远离波源运动时或

观察者不动，波源远离观察者运动时 3波源相对介质不动，观察者远离波源运动时或

观察者不动，波源远离观察者运动时 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小． 总之：当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小．单位时间内观察者数得的人数与实际通过的人数相同。单位时间内观察者数得的人数与实际通过的人数相同。单位时间内观察者数得的人数变多。单位时间内观察者数得的人数与实际通过的人数相同。单位时间内观察者数得的人数变多。单位时间内观察者数得的人数变少。注意：注意： 1在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者

感到频率发生了变化．注意： 1在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者

感到频率发生了变化． 2多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅

机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应． 多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，它是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的．三、多普勒效应的应用三、多普勒效应的应用 1有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢三、多普勒效应的应用 1有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢 2有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去 3由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度 4交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度多普勒效应的应用多普勒天气雷达多普勒天气雷达多普勒颈脑血液测速仪多普勒颈脑血液测速仪多普勒水流测速仪多普勒水流测速仪多普勒水流测速仪