2025版新教材高中物理第3章机械波4波的干涉课内探究新人教版选择性必修第一册

4．波的干涉探究波的叠加要点提炼1.波的独立传播几列波相遇时能够保持各自的运动特征，接着传播。即各自的波长、频率等保持不变。2．波的叠加波的叠加原理是波具有独立传播性的必定结果，由于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。两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。典例剖析1．甲、乙两列完全相同的横波，分别从波源A、B两点沿直线Ox相向传播，t＝0时的图像如图所示，若两列波的波速均为1m/s，则(C)A．t＝0.2s时，F点的位移最大B．t＝0.2s时，E、F、G三点的位移最大C．t＝0.5s时，F点的位移最大D．t＝0.5s时，F点的位移最小解析：t＝0.2s时，两列波传播的距离皆为x＝vt＝0.2m，两列波都传到F点，此时两列波单独引起F点的振动方向均向下，但位移为0，E、G两点位移最大，A、B错误；t＝0.5s时，波传播的距离x＝vt＝0.5m，两列波的波峰同时传到F点，F点的位移最大，C正确，D错误。对点训练❶(多选)两个不等幅的脉冲波在匀整介质中均以1.0m/s的速率沿同始终线相向传播，t＝0时刻的图形如图所示，图中小方格的边长为0.1m，则以下不同时刻，波形正确的是(ABD)解析：脉冲波在介质中传播，x＝vt，当t＝0.3s时，两脉冲波分别沿波的传播方向传播0.3m，恰好相遇，故A正确；当t＝0.4s、0.5s、0.6s时，两脉冲波分别沿波的传播方向传播0.4m、0.5m、0.6m，由波的叠加原理知B、D正确，C错误。探究波的干涉要点提炼1.干涉条件(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)稳定干涉图样的产生是有条件的，必需是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同始终线上、相位差恒定。假如两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点。因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。(3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必需满足两列波振幅差别不大。振幅越是接近，干涉图样越明显。2．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，质点的振动最猛烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2。(2)减弱点：在某些点两列波引起的振动始终相互减弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若两列水波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持宁静。3．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更)。③加强区与减弱区相互间隔。(3)加强条件：某点到两个波源的波程差是波长的整数倍，即Δs＝nλ(n＝0,1,2,3…)；减弱条件：某点到两个波源的波程差是半波长的奇数倍，即Δs＝eq\f(λ,2)(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)。(1)振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置旁边振动，有的时刻位移也为零。只是振幅为两列波振幅之和，显得振动猛烈。(2)振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差。假如两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止。典例剖析2．(多选)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种匀整介质中相遇。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(AD)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和减弱之间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思路引导：(1)波的干涉中波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为加强点，波峰与波谷相遇的点为减弱点。(2)振动加强区上的点都是振动加强点，振动减弱区上的点都是振动减弱点。(3)加强点始终加强，减弱点始终减弱。(4)各质点在平衡位置两侧做周期性振动。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状况，形成干涉图样的全部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更着。但要留意，对稳定的干涉，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，都是振动加强点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱点，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，B错误；相干波源产生的波的干涉是稳定的，加强点与减弱点不会随时间变更，C错误；因形成干涉图样的质点也在不停地做周期性振动，经半个周期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，D正确。对点训练❷在学校运动场上50m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为5m的声波。一同学从该跑道的中点动身，向某一端点缓慢行进10m。在此过程中(不考虑动身时听到的声音)，他听到扬声器声音由强变弱的次数为(B)A．2 B．4C．6 D．8解析：当某点与两个波源距离差为波长的整数倍时，该点为振动加强点，即声音加强点，可知Δx＝nλ＝5n(n＝0,1,2，…)，所以这位同学距离跑道两端相差5m的整数倍，也就是每向前运动2.5m就是一个声音加强点，10m内共有4次听到声音由强变弱，故选B。比较波的干涉与衍射现象1．探讨对象不同干涉是两列波叠加。衍射是波绕过障碍物接着传播。2．图样不同干涉：强弱相间匀整图样。衍射：新的波源。案例利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则(D)A．图a、b均显示了波的干涉现象B．图a、b均显示了波的衍射现象C．图a显示了波的