第4節(jié)　波的干涉 課件

物理第三章機械波第4節(jié)波的干涉[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道波的疊加原理和波的干涉現(xiàn)象．(重點)2．理解形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件，知道波的干涉圖樣的特點．(重點、難點)3．知道干涉是波特有的現(xiàn)象．01必備知識素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識點1波的疊加1．波的獨立傳播特性兩列波相遇后，每列波仍像相遇前一樣，保持各自原來的__________，繼續(xù)向前傳播．(如圖所示)運動特征2．波的疊加原理在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點同時參與__________，其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的__________，當(dāng)兩列波振動方向在同一直線上時，這兩個位移的矢量和在選定正方向后可簡化為_________．[判一判]1．(1)只有頻率相同的兩列波才可以疊加．(

)(2)在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點的位移都等于原來位移的2倍．(

)兩個振動矢量和代數(shù)和××知識點2波的干涉1．干涉現(xiàn)象頻率相同、相位差恒定、振動方向相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的__________，使某些區(qū)域的__________，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域__________，這種現(xiàn)象叫波的干涉，形成的圖樣叫波的干涉圖樣．振動加強振動減弱互相間隔2．兩列波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件(1)兩列波的_______必須相同．(2)兩個波源的__________必須保持不變．3．波的干涉是波所特有的現(xiàn)象一切波都能夠發(fā)生_____現(xiàn)象；反之能夠發(fā)生______現(xiàn)象的，一定是波．頻率相位差干涉干涉[判一判]2．(1)兩列波相疊加就能形成穩(wěn)定的干涉圖樣．(

)(2)在振動減弱的區(qū)域，各質(zhì)點都處于波谷．(

)(3)在振動加強的區(qū)域，有時質(zhì)點的位移等于零．(

)(4)兩列波發(fā)生干涉時，振動加強的位置和減弱的位置是不變的．(

)××√√[想一想]敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉(zhuǎn)動音叉，為什么聽到聲音忽強忽弱？提示：這是聲波的干涉現(xiàn)象．音叉的兩股振動頻率相同，這樣，兩列頻率相同的聲波在空氣中傳播，有的區(qū)域振動加強，有的區(qū)域振動減弱，于是聽到聲音忽強忽弱．1.

(波的疊加)(多選)從一條弦線的兩端，各發(fā)出一列如圖所示的脈沖橫波，它們均沿弦線傳播，速度相等，傳播方向相反，在它們傳播過程中，可能出現(xiàn)的波形是下圖中(

)√√√解析：兩列波相遇前，各自保持自己的波形不變，A圖是可能的；兩列波完全重疊時，波峰與波峰相遇、波谷與波谷相遇，振幅增大，則B圖是可能的；兩列波相遇之后，保持各自的性質(zhì)不變，當(dāng)左波的波谷與右波的波峰相遇時，振動完全抵消，未相遇的部分波形不變，則C圖不可能，D圖可能．故C錯誤，A、B、D正確．2．(波的疊加、干涉)(多選)下列說法正確的是(

)A．任意兩列波相遇時都會疊加B．任意兩列波相遇都能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象C．在振動減弱的區(qū)域，質(zhì)點的位移始終等于零D．在振動加強區(qū)域，有時質(zhì)點的位移等于零√√解析：任意兩列波相遇時都會疊加，相遇區(qū)里質(zhì)點遵循矢量合成法則，只有頻率相同的兩列波相遇后才會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．在振動加強的區(qū)域里，兩列波引起質(zhì)點的振幅等于兩列波振幅之和，使振動加劇，這些質(zhì)點始終在振動，自然會有一時刻的位移為0.同理，振動減弱區(qū)域里，質(zhì)點的位移也有一時刻為0，A、D正確．3．(波的干涉)蟋蟀是利用翅膀振動發(fā)出聲音，某同學(xué)圍繞蟋蟀走了一圈，聽到忽高忽低的蟋蟀聲，這是下面所列的哪個現(xiàn)象(

)A．衍射 B．干涉C．共振 D．反射解析：蟋蟀是依靠一雙翅膀的振動發(fā)聲，兩翅膀的振動頻率、振幅相同，形成相干波源，在周圍出現(xiàn)振動加強與減弱的區(qū)域．√4．(波的干涉)(2022·上海市控江中學(xué)期中)關(guān)于波的干涉和衍射，正確的說法是(

)A．有的波能發(fā)生干涉現(xiàn)象，有的波能發(fā)生衍射現(xiàn)象B．產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件之一，就是兩列波的頻率相等C．波發(fā)生衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的尺寸與波長比較相差不多或比波長小D．在干涉圖樣中，振動加強區(qū)域的質(zhì)點，其位移始終保持最大√解析：一切的波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象必須是波的波長比障礙物尺寸大得多或相差不大才行，所以A、C錯誤；產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件之一，就是兩列波的頻率相等，所以B正確；在干涉圖樣中，振動加強區(qū)域的質(zhì)點，也在做周期性的振動，所以其位移不是始終保持最大，則D錯誤．探究一波的疊加1．波的疊加

波的疊加原理是波具有獨立傳播特性的必然結(jié)果，由于總位移是兩個位移的矢量和，所以疊加區(qū)域的質(zhì)點的位移可能增大，也可能減?。?1)兩列波的疊加，(如圖甲所示)振動加強，振幅增大．(2)兩列波的疊加，(如圖乙所示)振動減弱，振幅減小．2．疊加原理

幾列不同波源產(chǎn)生的波，當(dāng)它們在同一介質(zhì)里傳播時，在相遇處各質(zhì)點的位移等于各列波單獨存在時在該點所引起的位移的矢量和．疊加原理適用于一切波．3．說明

波的疊加是無條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會疊加．【例1】(2022·阜新市第二中學(xué)高二月考)波源甲、乙分別在一根水平放置的繩的左右兩端，兩波源發(fā)出的波在繩中的傳播速度均是1m/s，在t＝0時刻繩上的波形如圖中(a)所示，則根據(jù)波的疊加原理，以下敘述中正確的是(

)A．當(dāng)t＝2s時，波形如圖①所示，當(dāng)t＝4s時，波形如圖②所示B．當(dāng)t＝2s時，波形如圖①所示，當(dāng)t＝4s時，波形如圖③所示C．當(dāng)t＝2s時，波形如圖②所示，當(dāng)t＝4s時，波形如圖①所示D．當(dāng)t＝2s時，波形如圖②所示，當(dāng)t＝4s時，波形如圖③所示√[解析]根據(jù)波的疊加原理，由于波速v＝1m/s，因此在t＝2s時，兩列波都傳到2、3之間，疊加后各質(zhì)點位移為0，如題圖②所示；兩列波傳播時互不干擾，因此t＝4s時，都傳到了對方一側(cè)，如題圖③所示，因此D正確，A、B、C錯誤．探究二對波的干涉現(xiàn)象的理解【問題導(dǎo)引】1．兩列波相遇時，會不會像兩個小球相碰時那樣，都改變原來的運動狀態(tài)？2．有人說在波的干涉圖樣中，加強點就是位移始終最大的點，減弱點就是位移始終為零的點，這種說法對嗎？提示：1.不會．波在相遇時仍保持各自的運動狀態(tài)繼續(xù)傳播．2．這種說法不正確．在干涉圖樣中的加強點是以兩列波的振幅之和為振幅做振動的點，某一瞬時振動位移可能是0.同理，減弱點是以兩列波的振幅之差為振幅做振動的點，它的位移不一定始終為0.1．波的疊加是無條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會疊加．2．穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列同類的波，并且波的頻率相同、振動方向在同一直線上、相位差恒定．如果兩列波的頻率不相等，在同一種介質(zhì)中傳播時其波長就不相等，這樣不能形成穩(wěn)定的振動加強點和減弱點．因此我們就看不到穩(wěn)定的干涉圖樣，只能是一般的振動疊加現(xiàn)象．3．干涉圖樣及其特征(1)干涉圖樣：如圖所示．(2)特征①加強區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變．②加強區(qū)始終加強，減弱區(qū)始終減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化)．③加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔．【例2】(多選)如圖所示，S1、S2是振幅均為A的兩個水波波源，某時刻它們形成的波峰和波谷分別由實線和虛線表示．則下列說法中正確的是(

)A．兩列波在相遇區(qū)域發(fā)生干涉B．兩列波在相遇區(qū)域內(nèi)發(fā)生疊加C．此時各點的位移是：xA＝0，xB＝－2A，xC＝2AD．A處振動始終減弱，B、C處振動始終加強√√[針對訓(xùn)練1]

(多選)水波干涉的示意圖如圖所示，S1、S2是兩波源，A、D、B三點在一條直線上，兩波源的頻率相同，振幅相等，則下列說法正確的是(

)A．A點一會兒在波峰，一會兒在波谷B．B點一會兒在波峰，一會兒在波谷C．C點一會兒在波峰，一會兒在波谷D．D點一會兒在波峰，一會兒在波谷√√√解析：在波的干涉中，振動加強區(qū)域里的質(zhì)點總在自己的平衡位置兩側(cè)做簡諧振動，只是質(zhì)點的振幅較大，為A1＋A2.本題中由于A1＝A2，故振動減弱區(qū)的質(zhì)點并不振動，而此時A點是波峰與波峰相遇，B點是波谷與波谷相遇，都是加強點，又因為A、D、B三點在一條振動加強線上，這條線上任一點的振動都是加強的，故此三點都為加強點，且都是一會兒在波峰，一會兒在波谷．而C點是波峰與波谷相遇點，是減弱點，不振動．探究三波疊加時加強點和減弱點的判斷方法【問題導(dǎo)引】

兩個頻率、振動方向、初始相位均相同的波源S1