波的干涉和衍射多普勒效应.ppt

一、波的叠加 叠加原理：几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的 ,矢量和,二、波的干涉和衍射现象,相差不多,比波长更小,频率,波的干涉和衍射现象是波特有的现象任何波均能发生衍射，只不过明显程度不同；两列波欲发生干涉，必须满足干涉条件,三、声波 1空气中的声波是 ,2人耳听到声波的频率范围：20 Hz20000 Hz. 3能够把回声与原声区分开来的最小时间间隔为0.1 s. 4声波亦能发生反射、折射、干涉和衍射等现象,纵波,声波的共振现象称为声波的共鸣 5次声波：频率低于20 Hz的声波 波长比一般声波波长大，更易发生衍射，传播距离更远，利用次声波(建次声波站)可以预报海啸、台风、核爆炸等 6超声波：频率高于20000 Hz的声波,四、多普勒效应 1定义：由于波源和观察者有相对运动，使观察者感到 发生变化的现象,2实质： 的频率没有变化，由于波源和观察者之间的 相对运动，观察者接收到的频率发生变化,3现象：波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率 增大；波源与观察者远离时观察者接收到的频率减小,频率,波源,干涉区域内每个质点在振动过程中的位移是在不断改变的，但振幅是保持不变的所谓加强和减弱的区别是指振幅大小的区别振幅是指振动的质点所能达到的最大位移，即使在振动最强处，质点的位移仍做周期性变化，位移一定有零的时候在两列波发生干涉的重叠区域，振动加强或振动减弱的点的位置决定于该点到两波源的路程差,(1)振动最强的点：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即sn；加强点的振幅等于两列波的振幅之和：AA1A2. (2)振动最弱的点：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即s ；减弱点的振幅等于两列波的振幅之差的绝对值：A|A1A2|. 如两列波源的振动情况反相时，上述结论刚好相反,两列波发生干涉时，在干涉区域内，各质点均在自己的平衡位置做机械振动，只不过它们振动的振幅不同,1两个振动情况完全一样的波源S1、S2相距6 m，它们 在空间产生的干涉图样如图731所示，图中实线表示振动加强的区域，虚线表示振动减弱的区域，下列说法正确的是 ( ),A两波源的振动频率一定相同 B虚线一定是波谷与波谷相遇处 C两列波的波长都为2 m D两列波的波长都为1 m,解析：在干涉图样中，加强点的条件是sn(0,1,2) 从图中可以看出S1、S2连线之间的加强点有5个，设每两个加强点的距离为x，则中间的加强点到S1、S2的距离之差为0，两侧的第一个加强点距S1、S2的距离之差为，即4x2x得x ，所以6x36 m，2 m.,答案：AC,小孔或障碍物尺寸同波长差不多或小于波长时，才能产生明显的衍射现象衍射是波特有的现象，我们讲到的条件是指观察到明显衍射的条件,2如图732所示是观察水面衍射 的实验装置，AC和BD是两块挡板， AB是一个孔，O是波源，图中已画 出波源所在区域波的传播情况，每 两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是 ( ),A此时能明显观察到波的衍射现象 B挡板前后波纹间距离相等 C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观 察到衍射现象,解析：波的明显衍射条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多由图可知小孔的尺寸与波长差不多，所以能够明显地观察到波的衍射现象，选项A、C正确 机械波在同种介质中传播，波速、波长都不变，B正确若波源频率增大，波速不变，则波长减小，所以衍射现象应不明显，D错本题正确选项为A、B、C.,答案：ABC,一波源在绳的左端发出半 个波，频率f1，振幅A1；同时 另一波源在绳右端发出半个波， 频率f2(f2f1)，振幅A2，P为两波源的中点，由图733所示，下列说法错误的是 ( ),A两列波同时到达P点 B两列波相遇时P点波峰值可达到A1A2 C两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播 D因频率不同，这两列波相遇不能叠加,思路点拨 分析该题应注意以下几点： (1)同一类机械波在同一介质中传播速度相同 (2)两列波相遇，频率不同也能发生叠加,课堂笔记 在同一绳上的两个半波，传播速度相同，由于P为两波源的中点，两列波同时到达P点，即A正确 由于波长不同，两波峰到P点的距离不同，两波峰不可能同时到达P点，即P点的波峰值不可能达到A1A2，故B选项错误，由波的叠加原理知，C选项正确，D错误,答案 BD,波的干涉是叠加的特殊情况，任何两列波相遇时均能叠加，但只有频率相同的两列波在相遇区域内形成稳定的干涉图样.,如图734所示，S1和S2是湖面上两个完全相同的水波的波源，MN是足够长的湖岸，水波的波长为2 m，S1与S2的连线与湖岸垂直，且S1S25 m，则岸边始终平静的地方共有 ( ),A1处 B3处 C5处 D无数处,思路点拨,课堂笔记 岸边到两波源的距离(波程)差为半波长的奇数倍的地方是始终平静的(振动减弱区)由数学知识可知，左侧岸上含O点各点到两波源的距离差的范围为(05 m)，减弱点有1 m、3 m、5 m共3处，由对称性可知，右侧岸上不含O点也有两处减弱点，3 m、1 m，因此共有5处，选C.,答案 C,两列波发生干涉时，加强点和减弱点的判断方法： (1)波峰与波峰、波谷与波谷相遇，为加强点；波峰与波谷 相遇，为减弱点 (2)两波源振动情况完全相同时，某点与两波源的距离差s n，为振动加强点；s(2n1) ，为振动减弱点(n为整数).,公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，结果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低,(1)此现象属于 ( ) A波的衍射 B波的干涉 C多普勒效应 D波的反射 (2)若该路段限速为100 km/h，则该车是否超速？ (3)若该轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样 变化？,思路点拨 多普勒效应是一切波动过程共有的特征,课堂笔记 (1)巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，此现象为多普勒效应 (2)因警车接收到的频率低，由多普勒效应知警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比警车车速大，故该车超速 (3)若该轿车以20 m/s的速度行进，此时警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应变高,答案 (1)C (2)超速 (3)变高,多普勒效应中判断波源或观察者的运动方向及速度时，只需比较波源频率f源和观察者感受到的频率f观间的大小关系，当f源f观时，二者间距在增大，f源f观时，二者间距在减小,1以下对波的干涉的认识错误的是 ( ) A任何两列水波相遇都会产生干涉现象 B在水波干涉中，振动总是加强和总是减弱的区域位置 是确定的 C在水波干涉中，振动最强和最弱的位置互相间隔但不 稳定 D在水波干涉中，振动加强的位置上始终是稳定的波峰,解析：只有相同频率的两列水波相遇才会产生干涉现象，A错误；在波的干涉中，振动加强和减弱区域的位置是固定的，且总是互相间隔的，但振动加强的位置，质点的位移仍在随时间而变化，不可能总是稳定在波峰，所以B正确，C、D均错误,答案：ACD,2下列说法中正确的是 ( ) A若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频 率减小 B声波击碎玻璃杯的实验原理是共振 C超声波在水中传播的距离要比光波远得多 D“只闻其声不见其人”是声波的干涉现象,解析：由多普勒效应可知，若声波波源向着观察者运动，则接收到的声波频率增大，A错；声波击碎玻璃杯是声波频率与玻璃杯的固有频率相同，玻璃杯发生共振导致破碎，B正确；由于水对光波吸收比对声波吸收多，所以超声波在水中传播的距离比光波在水中传播的距离要远得多，C正确；“只闻其声不见其人”是声波的衍射现象，D错,答案：BC,3下列关于波的衍射现象的说法中正确的是 ( ) A孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象 B孔的尺寸比波长小才会发生衍射现象 C只有孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小时，才能 观察到明显的衍射现象 D所有波都会发生衍射现象,解析：波绕过障碍物的现象称为波的衍射现象，发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多孔的尺寸比波长大得多并不是不能发生衍射现象，而是这时所发生的衍射不明显所以A选项错误；从发生明显衍射现象的条件来看，选项B也是错误的；选项C、D是正确的,答案：CD,4在同一地点有两个静止的声源， 发出的声波1和声波2在同一空 间的空气中沿同一方向传播， 如图735所示为某时刻这 两列波的图象，则下列说法中 正确的是 ( ),A声波1的速度比声波2的速度大 B相对于同一障碍物，声波1比声波2更容易发生衍射 现象 C这两列波传播的方向上，不会产生稳定的干涉现象 D在这两列波传播方向上运动的观察者，听到这两列 波的频率可以相同,解析：不同频率的声波在同种介质中传播速率相同，A错；由于声波1的波长长，相对同一障碍物，声波1比声波2更容易发生衍射现象，B正确；由f ，可知声波1的频率小，所以在这两列波的传播方向上，不会产生干涉现象，因传播方向相同，所以无论观察者相对于声源如何运动，两波频率只能同时增大或减小，故C对D错,答案：BC,5(2009广东高考)如图736所示 为声波干涉演示仪的原理图两