第4节　波的干涉 课件

物理第三章机械波第4节波的干涉[学习目标]1．知道波的叠加原理和波的干涉现象．(重点)2．理解形成稳定干涉图样的条件，知道波的干涉图样的特点．(重点、难点)3．知道干涉是波特有的现象．01必备知识素养奠基02关键能力素养形成03分层演练素养达标知识点1波的叠加1．波的独立传播特性两列波相遇后，每列波仍像相遇前一样，保持各自原来的__________，继续向前传播．(如图所示)运动特征2．波的叠加原理在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与__________，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的__________，当两列波振动方向在同一直线上时，这两个位移的矢量和在选定正方向后可简化为_________．[判一判]1．(1)只有频率相同的两列波才可以叠加．(

)(2)在两列波重叠的区域里，任何一个质点的位移都等于原来位移的2倍．(

)两个振动矢量和代数和××知识点2波的干涉1．干涉现象频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加，使某些区域的__________，使某些区域的__________，并且振动加强和振动减弱的区域__________，这种现象叫波的干涉，形成的图样叫波的干涉图样．振动加强振动减弱互相间隔2．两列波产生稳定干涉的条件(1)两列波的_______必须相同．(2)两个波源的__________必须保持不变．3．波的干涉是波所特有的现象一切波都能够发生_____现象；反之能够发生______现象的，一定是波．频率相位差干涉干涉[判一判]2．(1)两列波相叠加就能形成稳定的干涉图样．(

)(2)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷．(

)(3)在振动加强的区域，有时质点的位移等于零．(

)(4)两列波发生干涉时，振动加强的位置和减弱的位置是不变的．(

)××√√[想一想]敲击音叉使其发声，然后转动音叉，为什么听到声音忽强忽弱？提示：这是声波的干涉现象．音叉的两股振动频率相同，这样，两列频率相同的声波在空气中传播，有的区域振动加强，有的区域振动减弱，于是听到声音忽强忽弱．1.

(波的叠加)(多选)从一条弦线的两端，各发出一列如图所示的脉冲横波，它们均沿弦线传播，速度相等，传播方向相反，在它们传播过程中，可能出现的波形是下图中(

)√√√解析：两列波相遇前，各自保持自己的波形不变，A图是可能的；两列波完全重叠时，波峰与波峰相遇、波谷与波谷相遇，振幅增大，则B图是可能的；两列波相遇之后，保持各自的性质不变，当左波的波谷与右波的波峰相遇时，振动完全抵消，未相遇的部分波形不变，则C图不可能，D图可能．故C错误，A、B、D正确．2．(波的叠加、干涉)(多选)下列说法正确的是(

)A．任意两列波相遇时都会叠加B．任意两列波相遇都能产生干涉现象C．在振动减弱的区域，质点的位移始终等于零D．在振动加强区域，有时质点的位移等于零√√解析：任意两列波相遇时都会叠加，相遇区里质点遵循矢量合成法则，只有频率相同的两列波相遇后才会产生干涉现象．在振动加强的区域里，两列波引起质点的振幅等于两列波振幅之和，使振动加剧，这些质点始终在振动，自然会有一时刻的位移为0.同理，振动减弱区域里，质点的位移也有一时刻为0，A、D正确．3．(波的干涉)蟋蟀是利用翅膀振动发出声音，某同学围绕蟋蟀走了一圈，听到忽高忽低的蟋蟀声，这是下面所列的哪个现象(

)A．衍射 B．干涉C．共振 D．反射解析：蟋蟀是依靠一双翅膀的振动发声，两翅膀的振动频率、振幅相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域．√4．(波的干涉)(2022·上海市控江中学期中)关于波的干涉和衍射，正确的说法是(

)A．有的波能发生干涉现象，有的波能发生衍射现象B．产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等C．波发生衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长比较相差不多或比波长小D．在干涉图样中，振动加强区域的质点，其位移始终保持最大√解析：一切的波都能发生衍射现象，发生明显的衍射现象必须是波的波长比障碍物尺寸大得多或相差不大才行，所以A、C错误；产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等，所以B正确；在干涉图样中，振动加强区域的质点，也在做周期性的振动，所以其位移不是始终保持最大，则D错误．探究一波的叠加1．波的叠加

波的叠加原理是波具有独立传播特性的必然结果，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．(1)两列波的叠加，(如图甲所示)振动加强，振幅增大．(2)两列波的叠加，(如图乙所示)振动减弱，振幅减小．2．叠加原理

几列不同波源产生的波，当它们在同一介质里传播时，在相遇处各质点的位移等于各列波单独存在时在该点所引起的位移的矢量和．叠加原理适用于一切波．3．说明

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．【例1】(2022·阜新市第二中学高二月考)波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端，两波源发出的波在绳中的传播速度均是1m/s，在t＝0时刻绳上的波形如图中(a)所示，则根据波的叠加原理，以下叙述中正确的是(

)A．当t＝2s时，波形如图①所示，当t＝4s时，波形如图②所示B．当t＝2s时，波形如图①所示，当t＝4s时，波形如图③所示C．当t＝2s时，波形如图②所示，当t＝4s时，波形如图①所示D．当t＝2s时，波形如图②所示，当t＝4s时，波形如图③所示√[解析]根据波的叠加原理，由于波速v＝1m/s，因此在t＝2s时，两列波都传到2、3之间，叠加后各质点位移为0，如题图②所示；两列波传播时互不干扰，因此t＝4s时，都传到了对方一侧，如题图③所示，因此D正确，A、B、C错误．探究二对波的干涉现象的理解【问题导引】1．两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，都改变原来的运动状态？2．有人说在波的干涉图样中，加强点就是位移始终最大的点，减弱点就是位移始终为零的点，这种说法对吗？提示：1.不会．波在相遇时仍保持各自的运动状态继续传播．2．这种说法不正确．在干涉图样中的加强点是以两列波的振幅之和为振幅做振动的点，某一瞬时振动位移可能是0.同理，减弱点是以两列波的振幅之差为振幅做振动的点，它的位移不一定始终为0.1．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，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定．如果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．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．【例2】(多选)如图所示，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示．则下列说法中正确的是(

)A．两列波在相遇区域发生干涉B．两列波在相遇区域内发生叠加C．此时各点的位移是：xA＝0，xB＝－2A，xC＝2AD．A处振动始终减弱，B、C处振动始终加强√√[针对训练1]

(多选)水波干涉的示意图如图所示，S1、S2是两波源，A、D、B三点在一条直线上，两波源的频率相同，振幅相等，则下列说法正确的是(

)A．A点一会儿在波峰，一会儿在波谷B．B点一会儿在波峰，一会儿在波谷C．C点一会儿在波峰，一会儿在波谷D．D点一会儿在波峰，一会儿在波谷√√√解析：在波的干涉中，振动加强区域里的质点总在自己的平衡位置两侧做简谐振动，只是质点的振幅较大，为A1＋A2.本题中由于A1＝A2，故振动减弱区的质点并不振动，而此时A点是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，都是加强点，又因为A、D、B三点在一条振动加强线上，这条线上任一点的振动都是加强的，故此三点都为加强点，且都是一会儿在波峰，一会儿在波谷．而C点是波峰与波谷相遇点，是减弱点，不振动．探究三波叠加时加强点和减弱点的判断方法【问题导引】

两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1