选修3-4波的干涉、衍射、多普勒效应

五、波的衍射波的干涉、衍射简阳中学王政演示在水槽里放两块挡板，中间留有一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化。1.波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。一.波的衍射2.产生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多,或者比波长更小时,波将产生明显的衍射现象.4.注意：一切波都能发生衍射，而要发生明显的衍射现象须满足上述条件，当不满足上述条件时，衍射现象仍存在，只不过是衍射现象不明显，不易被我们观察到.5.说明：衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射．3.衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中。1、波传播的独立性

几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样互不干扰.二、波的叠加2、波的叠加原理

在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和．1.

频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和减弱的区域互相间隔,这种现象叫做波的干涉.所形成的图样叫做干涉图样。三、波的干涉水波干涉图样水波干涉俯视图样P点是振动加强点的条件是：P点是振动减弱点的条件是：

解释：设AC=BP，当B波源产生波峰时，A波源也同时产生波峰。当B波的某一波峰恰传到P点时，A波同时产生的那一波峰刚传到C点。如果CP=nλ，则A波传到P点的也恰好是一个波峰，则P点是波峰和波峰叠加，P点是振动加强点。如果CP=(2n-1)λ/2，则A波传到P点的是波谷，则P点是波峰和波谷叠加，P点是振动减弱点。3、加强点和减弱点的条件

如图A、B是两个振动情况相同的波源，点P到A、B距离分别是S1和S2，则：

4、产生干涉的必要条件：

注意：虽然干涉是波的叠加的结果，但叠加未必都产生干涉现象。声波也能发生干涉。

不仅水波和声波能发生一干涉，一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。两列波的频率相同，两列波的相位差保持不变。1.定义：当波源和观察者之间有相对运动时，使观察者接收到的频率发生变化的现象，叫多普勒效应.

四、多普勒效应：2.波源的频率f：单位时间内波源发出完全波的个数3.观察者接收到的频率f’：单位时间内观察者接收到的完全波个数(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结论：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）

结论：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）

结论：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．总结：当波源与观察者有相对运动时：二者相互接近，观察者接收到的频率增大；二者相互远离，观察者接收到的频率减小。注意：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．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．

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.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.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.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、多普勒效应的应用宇宙中的星球都在不停地运动．测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度．多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有的波,包括光波、电磁波。（1）用多普勒效应测量其它星系向着还是远离地球运动的速率（2）临床上应用多普勒效应:彩色多普勒超声诊断系统医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度．这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变．（3）雷达测速仪检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。交通警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。（4）军事应用(E-3“望楼”预警机)脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪1、关于多普勒效应，下列说法正确的是_________A．多普勒效应是由于波的干涉引起的B．多普勒效应说明波源的频率发生改变C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的D．只有声波才可以产生多普勒效应课堂探究练习C2.当火车进站鸣笛时，我们可听到的声调________A．变高B．不变高C．越来越沉D．不知声速和火车车速，不能判断A3.关于多普勒效应下列说法中正确的是A、只有声波才有多普勒效应B、光波也有多普勒效应C、只有机械波才有多普勒效应D、电磁波不能发生多普勒效应B4.下面哪些应用是利用了多普勒效应？A、利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远