鲁科版选修34 波的干涉、衍射 课件（25张）.ppt

高中物理 选修3 4 教科版 第二章机械波2 6波的干涉 衍射 目标定位 1 知道波的叠加原理 知道波的干涉现象实质上是波的一种特殊的叠加现象 2 知道波的干涉图样的特点 理解形成稳定干涉图样的条件 掌握振动加强点 减弱点的振动情况 3 知道什么是波的衍射现象 知道波发生明显衍射现象的条件 4 了解多普勒效应 能运用多普勒效应解释一些物理现象 一 波的叠加原理在几列波传播的重叠区域内 质点要同时参与由几列波引起的振动 质点的等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的 预习导学 总位移 矢量和 二 波的干涉现象1 定义 的两列波叠加 使介质中某些区域的质点振动始终 另一些区域的质点振动始终 并且这两种区域互相间隔 位置 这种稳定的叠加现象 图样 叫做波的干涉 2 产生干涉的一个必要条件是两列波的必须相同 3 波的干涉现象是在特殊条件下波的 只要满足一定条件 都能发生干涉现象 预习导学 频率相同 加强 减弱 保持不变 频率 叠加 一切波 想一想在波的干涉中 振动加强的点和振动减弱的点的振动情况是怎样的 是不是振动减弱的点始终位于平衡位置不动 答案在波的干涉中 振动加强的点是指两列波在该点的振动方向始终相同 因而使该点以两列波的振幅之和作为新的振幅做简谐运动 而振动减弱的点是指两列波在该点的振动方向始终相反 因而使该点以两列波的振幅之差作为新的振幅做简谐运动 只有当两列波的振幅相等时 所形成的干涉中的振动减弱的点的振幅才为零 此时该点表现为始终处于平衡位置不动 预习导学 三 波的衍射现象1 定义 波能够绕到的后面传播的现象 2 波发生明显衍射现象的条件 当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与相差不多或比小时 就能看到明显的衍射现象 3 都可发生衍射现象 想一想在日常生活中我们常遇到 闻其声不见其人 的现象 你能用学过的知识解释一下吗 答案声波的波长比较长 容易衍射 而光波波长短 不容易衍射 所以会有 闻其声不见其人 的现象 预习导学 障碍物 波长 波长 一切波 四 多普勒效应1 定义 当观测者与波源之间有相对运动时 观测者测得的频率与波源频率 2 成因 1 波源s与观测者a相对于介质都静止时 观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的 所以 观测者接收到的频率和波源的振动频率 2 当观察测者与波源两者相互接近时 它在单位时间内接收到的完整波的数目 接收到的频率将波源的频率振动 预习导学 不同 相同 相同 增多 大于 3 当观测者与波源两者远离时 它在单位时间内接收到的完整波数目 接收到的频率将波源的振动频率 3 应用 1 测心脏血流速度 2 测人造卫星位置的变化 3 测定流体流速 4 检查车速 5 判断遥远的天体相对于地球的运动速度 想一想当汽车远离观察者时 听到的汽车的声音越来越小 这种现象就是多普勒效应吗 答案不是 多普勒效应指的是接收到的频率的变化情况 即音调的变化情况 而声音大小指的是响度 预习导学 减少 小于 一 对干涉现象的理解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 必须是两列波的频率相同 相差恒定 课堂讲义 课堂讲义 3 干涉图样及其特点 1 干涉图样 如图2 5 1所示 图2 5 1 课堂讲义 2 特点 加强区和减弱区的位置固定不变 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 加强区与减弱区互相间隔 课堂讲义 4 振动加强点和减弱点 1 加强点 振动的振幅等于两列波振幅之和 a a1 a2 2 减弱点 振动的振幅等于两列波振幅之差 a a1 a2 3 加强点和减弱点的判断 若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷相遇 该点为加强点 若总是波峰与波谷相遇 则为减弱点 课堂讲义 例1 2014 大纲全国 18 两列振动方向相同 振幅分别为a1和a2的相干简谐横波相遇 下列说法正确的是 a 波峰与波谷相遇处质点的振幅为 a1 a2 b 波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为a1 a2c 波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移d 波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅 课堂讲义 解析两列振动方向相同的相干波相遇叠加 在相遇区域内各质点仍做简谐运动 其振动位移在0到最大值之间 b c项错误 在波峰与波谷相遇处质点振幅为两波振幅之差 在波峰与波峰相遇处质点振幅为两波振幅之和 故a d项正确 答案ad借题发挥不管是加强点 还是减弱点 还是一般位置的质点在振动时 其位移都在随时间做周期性变化 位移均可为0 课堂讲义 针对训练两列频率 振动方向 初始相位均相同的波s1 s2 在同一介质中传播时 某时刻t形成如图2 5 2所示的干涉图样 图样中两波源s1 s2同时为波谷 实线表示波峰 虚线表示波谷 在图中标有a b c三个点 则振动加强的点是 振动减弱的点是 图2 5 2 课堂讲义 解析由图可知a点为峰与波峰相遇 是振动加强点 b点是波谷与波谷相遇 是振动加强点 c点是波峰与波谷相遇 是振动减弱点 答案a bc 课堂讲义 二 对衍射现象的理解1 衍射是波特有的现象 一切波都可以发生衍射 2 波的衍射总是存在的 只有 明显 与 不明显 的差异 障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多 只是发生明显衍射的条件 3 波传到小孔 障碍物 时 小孔 障碍物 仿佛一个新波源 由它发出与原来同频率的波在孔 障碍物 后传播 就偏离了直线方向 因此 波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况 课堂讲义 例2 如图2 5 3所示是观察水面波衍射的实验装置 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 则对于波经过孔之后的传播情况 下列描述正确的是 图2 5 3 课堂讲义 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 能更明显地观察到衍射现象 课堂讲义 答案abc 课堂讲义 三 对多普勒效应的理解1 多普勒效应是波共有的特征 不仅机械波 光波和电磁波也都会发生多普勒效应 2 发生多普勒效应时 波源发出的频率不变 变化的是观察者接收到的频率 课堂讲义 3 当波源与观察者相互接近时 f观察者变大 音调变高 如图2 5 4甲中波源s不动 观察者a向b运动和图乙中观察者a不动 波源由s1向s2运动 当波源与观察者相互远离时 f观察者变小 音调变低 如图甲中波源s不动 观察者a向c运动 图2 5 4 课堂讲义 例3 下面说法中正确的是 a 发生多普勒效应时 波源的频率变化了b 发生多普勒效应时 观察者接收到的频率发生了变化c 多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的d 多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的 课堂讲义 解析当波源与观