高考物理一輪復習：波的干涉和衍射多普勒效應課件

1、第3講 波的干涉和衍射 多普勒效應第3講 波的干涉和衍射 多普勒效應考點1 波的干涉1.波的疊加(1)波的獨立傳播原理幾列波在相遇時、各自的 _(即波速、頻率、波長、振動方向)不發(fā)生任何變化，即各列波之間不相互干擾,具有_.運動狀態(tài)獨立性考點1 波的干涉1.波的疊加運動狀態(tài)獨立性(2)波的疊加原理在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質點_參與兩列波引起的振動，其振動位移、速度、加速度等于這兩列波分別引起的位移、速度、加速度的_. 同時矢量和(2)波的疊加原理同時矢量和2.波的干涉(1)在兩列波疊加的區(qū)域，出現某些區(qū)域的振動始終加強，某些區(qū)域的振動始終減弱，并且有振動的_與_互相間隔的現象，形成穩(wěn)定的

2、_. (2)產生條件:兩列同性質波源的_必須相同.加強區(qū)減弱區(qū)干涉圖樣頻率2.波的干涉加強區(qū)減弱區(qū)干涉圖樣頻率1對波的干涉現象的認識(1)振動加強(減弱)是指合振動的振幅增大(減小)，振動質點的能量增大(減小)各質點振動的位移仍做周期性變化，且周期與波源的周期仍相同，不能認為振動加強(減弱)就是質點的位移始終最大(為零)(2)加強點、減弱點與位置有關，不隨時間變化振動加強點的振動始終加強，振動減弱點的振動始終減弱1對波的干涉現象的認識(3)兩列波發(fā)生干涉時，在干涉區(qū)域內，各質點均在自己的平衡位置做機械振動，只不過它們振動的振幅不同，振動加強區(qū)的振幅最大，位移仍然隨時間而變化，振動減弱區(qū)某時刻的

3、位移可能比振動加強區(qū)的位移大，因此不能認為加強區(qū)質點位移大(3)兩列波發(fā)生干涉時，在干涉區(qū)域內，各質點均在自己的平衡位2振動加強點與減弱點的分析(1)某點的振動的振幅等于兩列波的振幅之和為加強點，等于兩列波的振幅之差為減弱點(2)某點到兩列同步調振動的相干波源的距離之差等于波長整數倍的點為加強點，等于半波長的奇數倍的點為減弱點(3)某點由兩列波引起的振動始終同方向，即為加強點，始終反方向即為減弱點(4)兩列相干波的波峰與波峰、波谷與波谷相遇處即為加強點一列波的波峰與另一列波的波谷相遇處即為減弱點(5)相鄰的加強點與減弱點之間的其他點為非加強、非減弱點2振動加強點與減弱點的分析如圖所示,水面上有

4、A、B兩個振動情況完全相同的振源,在AB連線的中垂線上有a、b、c三個點,已知某時刻,a點是兩列波的波峰的相遇點,c點是與a點相鄰的兩列波的波谷相遇點,b為a、c的中點,則以下說法正確的是( )如圖所示,水面上有A、B兩個振A.a點是振動加強點,c點是振動減弱點B.a點與c點都是振動加強點,b點是振動減弱點C.a點與c點此時刻是振動加強點,經過一段時間后變成振動減弱點,而b點可能變成振動加強點D.a、b、c都是振動加強點【解析】選D. a、b、c三點均在兩振源A、B連線的中垂線上，到兩波源的波程差均為零，所以a、b、c的疊加情況是相同的，即均為加強點A.a點是振動加強點,c點是振動減弱點考點2

5、 波的衍射1.衍射現象波在傳播過程中偏離直線傳播，_障礙物的現象.2.發(fā)生明顯衍射現象的條件障礙物(或小孔)的尺寸_或者_.繞過比波長小與波長相差不多考點2 波的衍射1.衍射現象繞過比波長小與波長相差不多對明顯衍射現象條件的理解(1)衍射是波特有的現象，障礙物或孔的尺寸大小并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是衍射現象是否明顯的條件一般情況下，波長較大的波容易產生明顯的衍射現象.(2)波傳到小孔(或障礙物)時，小孔(或障礙物)仿佛就是一個新的波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波(稱為子波)在小孔(或障礙物)后傳播，于是，就出現了偏離直線傳播的衍射現象.對明顯衍射現象條件的理解(3)當孔的尺寸遠小于波長時

6、盡管衍射十分明顯，但由于衍射波的能量很弱，衍射現象不容易觀察到，因此當小孔的尺寸大小與波長相差不多時，衍射現象較容易觀察.(3)當孔的尺寸遠小于波長時盡管衍射十分明顯，但由于衍射波的如圖所示，點O是水面上一波源，實、虛線分別表示該時刻的波峰、波谷，A是擋板，B是小孔，經過一段時間，水面上的波形將分布于( )A整個區(qū)域B陰影以外區(qū)域C陰影以外區(qū)域D上述答案均不對如圖所示，點O是水面上一波源，實、虛線分別表示該時刻的波峰、【解析】選B.由題圖可以看出擋板A的尺寸比波長大得多，故衍射現象不明顯，區(qū)沒有水波；B孔與波長差不多，衍射現象明顯，故區(qū)、區(qū)都有水波，圖中空白區(qū)域水波可直接傳到，故B正確【解析】

7、選B.由題圖可以看出擋板A的尺寸比波長大得多，故衍射考點3 多普勒效應1現象：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到波的_發(fā)生變化的現象2機械波、_都能發(fā)生多普勒效應頻率電磁波考點3 多普勒效應頻率電磁波學習“多普勒效應”必須弄清的幾個問題(1)波源發(fā)出的頻率f:波源單位時間內發(fā)出波的個數.(2)觀察者接收到的頻率f:觀察者單位時間內接收到波的個數.學習“多普勒效應”必須弄清的幾個問題(3)相對運動對頻率的影響:多普勒效應實質是波源的頻率不發(fā)生變化，只是觀察者接收到的頻率與波源的頻率不同若波源與觀察者相互靠近，觀察者接收到的頻率f比波源的頻率f大；若波源與觀察者相互遠離，觀察者接收到的頻

8、率f比波源的頻率f小.若波源與觀察者相對運動是勻速時，觀察者接收到的頻率f保持不變.(3)相對運動對頻率的影響:多普勒效應實質是波源的頻率不發(fā)生假如一輛汽車在靜止時喇叭發(fā)出聲音的頻率是300 Hz，在汽車向你駛來又擦身而過的過程中，下列說法正確的是 ( )A當汽車向你駛來時，聽到喇叭聲音的頻率等于300 HzB當汽車向你駛來時，聽到喇叭聲音的頻率小于300 HzC當汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率大于300 HzD當汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率小于300 Hz假如一輛汽車在靜止時喇叭發(fā)出聲音的頻率是300 Hz，在汽車【解析】選D.由多普勒效應可知，聲源與觀察者靠近過程中，觀察

9、者接收到的波的頻率增大，A、B錯；相對遠離過程中，觀察者接收到的波的頻率減小，C錯D對【解析】選D.由多普勒效應可知，聲源與觀察者靠近過程中，觀察 波的干涉現象的認識【例證1】如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實線表示波峰，虛線表示波谷.設兩列波的振幅均為5 cm，且圖示的范圍內振幅不變，波速和波長分別為1 m/s和0.5 m.C點是BE連線的中點，下列說法中不正確的是( ) 波的干涉現象的認識A.C、E兩點都保持靜止不動B.圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為20 cmC.圖示時刻C點正處于平衡位置且向水面以上運動D.從圖示的時刻起經0.25 s，B點通過的路程為20 cm【解題指南】穩(wěn)

10、定的干涉圖樣是表示加強區(qū)和減弱區(qū)的相對穩(wěn)定，但加強區(qū)和減弱區(qū)的質點仍然在振動，本題需明確，根據波峰及波谷可判斷波的傳播方向，進而判斷出振動加強區(qū)及減弱區(qū).A.C、E兩點都保持靜止不動【規(guī)范解答】選A.由波的干涉知識可知題圖中的質點A、B、E的連線處波峰和波峰或波谷和波谷疊加,是加強區(qū)，過D、F的連線處和過P、Q的連線處波峰和波谷疊加,是減弱區(qū).C、E兩點是振動的加強點，不可能靜止不動,所以A選項錯誤.在圖示時刻，A在波峰，B在波谷，它們的振動是加強的，振幅均為兩列波的振幅之和，均為10 cm，此時的高度差為20 cm，所以B選項正確.A、B、C、E均在振【規(guī)范解答】選A.由波的干涉知識可知題圖

11、中的質點A、B、E的動加強區(qū)，且在同一條直線上，由題圖可知波是由E處向A處傳播，在圖示時刻的波形圖線如圖所示，由圖可知C點向水面以上運動，所以C選項正確.波的周期T= =0.5 s，經過0.25 s，即經過半個周期,質點通過的路程為振幅的2倍，所以振動加強點B通過的路程為20 cm，D選項正確,故選A.動加強區(qū)，且在同一條直線上，由題圖可知波是由E處向A處傳【總結提升】波的干涉問題的求解(1)從波的疊加原理認識干涉現象.幾列波相遇時在重疊的區(qū)域里，任一質點的總位移等于各列波分別引起的位移的矢量和，頻率相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的質點由于受到兩列波引起的振動始終加強，某些區(qū)域的質點由于受到兩列

12、波引起的振動始終減弱，從而形成穩(wěn)定的振動加強和振動減弱的區(qū)域相互間隔的現象.【總結提升】波的干涉問題的求解(2)由于振動加強點、減弱點與位置有關，不隨時間變化，因此分析某質點是加強點還是減弱點應分析該點與兩波源的波程差與半波長的關系.(3)在干涉區(qū)域內，各質點均在自己的平衡位置做機械振動，位移仍然隨時間而變化，從機械振動的角度分析a、v、s等物理量的變化情況，但振動加強點振動能量大，振幅大. (2)由于振動加強點、減弱點與位置有關，不隨時間變化，因此分【變式訓練】兩波源S1、S2在水槽中形成的波形如圖所示， 其中實線表示波峰，虛線表示波谷，則( )A.在兩波相遇的區(qū)域中會產生干涉B.在兩波相遇

13、的區(qū)域中不會產生干涉C.a點的振動始終加強D.a點的振動始終減弱【變式訓練】兩波源S1、S2在水槽中形成的波形如圖所示， 其【解析】選B.從圖中看，兩列水波的波長不同，波在水中傳播的速度都相等，根據T= 可知,兩列波的周期不相等，不滿足相干條件，在兩波相遇的區(qū)域中不會產生干涉現象，B正確.【解析】選B.從圖中看，兩列水波的波長不同，波在水中傳播【變式備選】如圖所示， S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同實線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷關于圖中所標的a、b、c、d(d到兩波源距離相等)四點，下列說法中正確的有( )【變式備選】如圖所示， S1、S2是兩個相干波源

14、，它們振動同Aa質點振動最弱，b、c質點振動最強，d質點振動既不是最強也不是最弱Ba質點振動最弱，b、c、d質點振動都最強Ca質點的振動始終是最弱的，b、c、d質點的振動時強時弱D再過T/4后的時刻a、b、c三個質點都將處于各自的平衡位置，因此振動最弱Aa質點振動最弱，b、c質點振動最強，d質點振動既不是最強【解析】選B. a質點振動最弱，b、c質點振動最強，d到S1、S2的距離相等，所以必然為振動最強點A錯B對.描述振動強弱的物理量是振幅，而振幅不是位移，每個質點在振動過程中的位移是在不斷改變的，但振幅是保持不變的，所以振動最強的點無論處于波峰還是波谷，振動始終是最強的，C、D錯.【解析】選

15、B. a質點振動最弱，b、c質點振動最強，d到S1 加強點與減弱點的確定【例證2】如圖為某一報告廳主席臺的平面圖，AB是講臺，S1、S2是與講臺上話筒等高的喇叭，它們之間的相互位置和尺寸如圖所示報告者的聲音放大后經喇叭傳回話筒再次放大時可能會產生嘯叫為了避免嘯叫，話筒最好擺放在講臺上適當的位置，在這些位置上兩個喇叭傳來的聲音因干涉而相消已知空氣中聲速為340 m/s，若報告人聲音的頻率為136 Hz，問講臺上這樣的位置有多少個？ 加強點與減弱點的確定【解題指南】解答本題應把握以下三點：(1)由頻率和波速得到波長;(2)確定主席臺端點和對稱點到兩波源的波程差;(3)利用數學關系找出減弱點的個數.

16、 【解題指南】解答本題應把握以下三點：【自主解答】聲頻f=136 Hz的聲波的波長是= =2.5 m 式中v=340 m/s是空氣中的聲速. 在圖中，O是AB的中點，P是OB上任意一點.將 【自主解答】聲頻f=136 Hz的聲波的波長是= =式中k為實數，當k=0、2、4時，從兩個喇叭傳來的聲波因干涉而加強；當k=1、3、5時，從兩個喇叭傳來的聲波因干涉而相消. 由此可知，O是干涉加強點；對于端點B點有 20 m-15m=4 所以，B點也是干涉加強點. 因而O、B之間有波程差為的2個干涉減弱點，由對稱性可知，AB上有4個干涉減弱點. 式中k為實數，當k=0、2、4時，從兩個喇叭傳來的聲波因干【

17、總結提升】加強點和減弱點的判斷方法(1)圖象法：在某時刻的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點，各加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔，這就是干涉圖樣(2)公式法：當兩個相干波源的振動步調一致時，到兩個波源的距離之差xn(n0、1、2)處是加強區(qū)，x(2n+1) (n0、1、2)處是減弱區(qū)(當兩列波源的振動情況反相時，上述結論剛好相反)【總結提升】加強點和減弱點的判斷方法(3)利用端點和對稱點到兩波源的波程差0 x(2n+1) ，據n的取值確定干涉相消點，再利用對稱性得到其他干涉相消點，從

18、而得出結論.(3)利用端點和對稱點到兩波源的波程差0 x(2n+1)【變式訓練】如圖所示，S1和S2是湖面上兩個完全相同的水波的波源，MN是足夠長的湖岸，水波的波長為2 m，S1與S2的連線與湖岸垂直，且S1S25 m，則岸邊始終平靜的地方共有( )A1處B3處C5處D無數處【變式訓練】如圖所示，S1和S2是湖面【解析】選C.岸邊到兩波源的距離(波程)差為半波長的奇數倍的地方是始終平靜的(振動減弱區(qū))由數學知識可知，左側岸上各點到兩波源的距離差的范圍為05 m，減弱點有1 m、3 m、5 m 3處，由對稱性可知，右側岸上也有兩處減弱點，3 m、1 m，因此共有5處，選C.【解析】選C.岸邊到兩

19、波源的距離(波程)差為半波長的奇數倍的 產生明顯衍射現象的條件【例證3】如圖所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長，則關于波經過孔之后的傳播情況，下列描述不正確的是( ) 產生明顯衍射現象的條件A此時能觀察到明顯的衍射現象B擋板前后波紋間距離相等C如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現象D如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現象【解題指南】此題首先能通過給出的圖形，比較出波長與孔的大小的關系其次抓住v、f三個物理量的關系，再根據發(fā)生明顯衍射現象的條件

20、，確定出正確的選項A此時能觀察到明顯的衍射現象【規(guī)范解答】選D.從題圖中可以看出，孔的大小與波長相差不多，故能夠發(fā)生明顯的衍射現象，選項A正確由于在同一均勻介質中，波的傳播速度沒有變化，波的頻率是一定的，又根據= 可得波長沒有變化，所以B正確當孔擴大后，明顯衍射的條件將被破壞，故C正確如果孔的大小不變，使波源頻率增大，則波長減小，孔的尺寸將比波長大，失去發(fā)生明顯衍射現象的條件，選項D錯,故選D.【規(guī)范解答】選D.從題圖中可以看出，孔的大小與波長相差不【互動探究】在上題的實驗裝置中，若打擊水面的振子振動頻率是5 Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.05 m/s，為觀察到明顯的衍射現象，小孔直徑d應

21、為( )A.10 cmB5 cmC2 cmD1 cm【解析】選D.在水槽中激發(fā)的水波波長為：= = 0.01 m=1 cm.要求在小孔后產生明顯的衍射現象，應取小孔的尺寸小于或等于波長，故選D【互動探究】在上題的實驗裝置中，若打擊水面的振子振動頻【總結提升】波能否發(fā)生明顯衍射的判斷方法(1)能否發(fā)生明顯衍射取決于障礙物或孔的大小與波長的比較.一般情況下障礙物比波長小或孔的大小與波長相差不多衍射現象明顯.(2)要使衍射現象明顯，可調整小孔的大小以接近波長，亦可通過調整波源的頻率使波長接近小孔的大小或大于障礙物從而發(fā)生明顯的衍射現象.【總結提升】波能否發(fā)生明顯衍射的判斷方法【例證】如圖所示，三張圖

22、片分別反映了飛機以三種不同速度在空中 (不考慮空氣的流動)水平飛行時，產生聲波的情況圖中一系列圓表示聲波的傳播情況，A點表示飛機的位置已知聲波在空氣中的速度為340 m/s.則由圖可知( )考查內容多普勒效應【例證】如圖所示，三張圖片分別反映了飛機以三種不同速度在空中A(a)圖中的飛機速度最大，(b)圖中的飛機速度大于340 m/sB(b)圖中的飛機速度最大，(b)圖中的飛機速度小于340 m/sC(c)圖中的飛機速度最大，(b)圖中的飛機速度等于340 m/sD不能判斷哪個圖中的飛機速度最大，也不能判斷哪個圖中的飛機速度的大小【規(guī)范解答】選C.從三個圖可以看出，(c)圖中的飛機速度最大，即超

23、音速飛行，(a)圖中的飛機速度最小，(b)圖中的飛機速度與聲波傳播的速度相等，即340 m/s，A、B、D錯誤，C對 A(a)圖中的飛機速度最大，(b)圖中的飛機速度大于3401.聲波屬于機械波，下列有關聲波的描述中正確的是( )A同一列聲波在各種介質中的波長是相同的B聲波的頻率越高，它在空氣中傳播的速度越快C聲波可以繞過障礙物傳播，即它可以發(fā)生衍射D人能辨別不同樂器同時發(fā)出的聲音，證明聲波不會發(fā)生干涉【解析】選C.聲波在不同介質中波速不同,其波長也不同，在同一均勻介質中傳播速度相同，則A、B均錯誤；干涉、衍射是波特有的現象，C正確;不同樂器同時發(fā)出的聲音頻率不同，沒有滿足產生干涉的條件，如果

24、滿足干涉條件，也會發(fā)生干涉，D錯誤 1.聲波屬于機械波，下列有關聲波的描述中正確的是( )2.醫(yī)院有一種先進的檢測技術彩超,向病人體內發(fā)射頻率已精確掌握的超聲波.超聲波經血液反射后被專用儀器接收,測出反射波的頻率變化,就可以知道血液的流速.這一技術主要體現了哪一種物理現象( )A.多普勒效應B.波的衍射C.波的干涉D.共振【解析】選A.由于血液流動,接收到的反射波與發(fā)射波頻率相比發(fā)生了變化,具備由于相對運動,接收到的反射波比發(fā)射波頻率變大或變小特征,因此是利用了多普勒效應,故選A. 2.醫(yī)院有一種先進的檢測技術彩超,向病人體內發(fā)射頻率已精3.以下關于波的說法中正確的是( )A干涉現象是波的特征，因此任何兩列波相遇時都會產生干涉現象B因為聲波的波長與通常的障礙物