高考物理波的干涉和衍射复习

1、 一、波的叠加一、波的叠加 1波的独立传播原理波的独立传播原理 两列波相遇前、相遇过程中和相两列波相遇前、相遇过程中和相 遇后，各自的传播特性不发生任何变遇后，各自的传播特性不发生任何变 化，即各列波之间不相互干扰化，即各列波之间不相互干扰 2波的叠加原理波的叠加原理 在两列波相遇的区域里，每个质点都在两列波相遇的区域里，每个质点都 将参与两列波引起的振动，其位移是两列将参与两列波引起的振动，其位移是两列 波分别引起的位移的波分别引起的位移的 ，相遇后仍保，相遇后仍保 持原来的运动状态波在相遇区域里互不持原来的运动状态波在相遇区域里互不 干扰，具有干扰，具有 (即保持原有波速、频即保持原有波速

2、、频 率、波长、振动方向不变率、波长、振动方向不变) 矢量和矢量和 独立性独立性 3波的干涉波的干涉 (1)产生稳定干涉的条件：性质相产生稳定干涉的条件：性质相 同且同且 相同的两列波相遇相同的两列波相遇 (2)现象：两列波相遇时，某些区现象：两列波相遇时，某些区 域振动总是加强，某些区域振动总是域振动总是加强，某些区域振动总是 减弱，且加强和减弱区域互相减弱，且加强和减弱区域互相 间隔间隔 频率频率 二、波的衍射二、波的衍射 1发生明显衍射的条件：障碍物或孔发生明显衍射的条件：障碍物或孔 的尺寸比波长的尺寸比波长 或或 2关于衍射的两点说明关于衍射的两点说明 (1)衍射始终存在，只是有的衍射

3、明衍射始终存在，只是有的衍射明 显，有的衍射不明显显，有的衍射不明显 (2)衍射和干涉都是波的特有现象，一衍射和干涉都是波的特有现象，一 切波都能发生切波都能发生 干涉和衍射干涉和衍射 与波长差不多与波长差不多小小 三、声波三、声波 1声波是纵波声波是纵波 2声波的分类声波的分类 (1)可闻声波：频率范围在可闻声波：频率范围在 的的 声波声波 2020000Hz (2)超声波：频率高于超声波：频率高于 Hz的的 声波，可用于工程质量检测及疾病的声波，可用于工程质量检测及疾病的 诊断诊断 (3)次声波：频率低于次声波：频率低于 Hz的声的声 波波 3人耳能够把回声与原声区别开人耳能够把回声与原声

4、区别开 来的最小时间间隔为来的最小时间间隔为 . 20000 20 0.1s 四、多普勒效应四、多普勒效应 1定义：由于波源和观察者之间定义：由于波源和观察者之间 有相对运动，使观察者感到有相对运动，使观察者感到 发生发生 变化的现象变化的现象 2实质：波源的真实频率不发生实质：波源的真实频率不发生 变化，只是观察者接收到的频率发生变化，只是观察者接收到的频率发生 了变化了变化 3说明：机械波、电磁波都能发说明：机械波、电磁波都能发 生多普勒效应生多普勒效应 频率频率 一、对波的干涉现象的理解一、对波的干涉现象的理解 1频率不同的两列波可以叠加但频率不同的两列波可以叠加但 不能形成稳定的干涉图

5、象不能形成稳定的干涉图象 2加强区和减弱区都是两列波引加强区和减弱区都是两列波引 起的位移的矢量和，该处质点的位移起的位移的矢量和，该处质点的位移 的矢量和也随着波的传播和时间而发的矢量和也随着波的传播和时间而发 生变化，它们仍围绕着平衡位置振生变化，它们仍围绕着平衡位置振 动，且与波源振动周期相同动，且与波源振动周期相同 3加强区振幅最大，等于两列波加强区振幅最大，等于两列波 振幅之和，减弱区振幅最小，等于两振幅之和，减弱区振幅最小，等于两 振幅之差，且加强区、减弱区的位置振幅之差，且加强区、减弱区的位置 是固定的，如两列波振幅相等，则减是固定的，如两列波振幅相等，则减 弱区质点位移为零，而

6、加强区质点的弱区质点位移为零，而加强区质点的 位移随时间周期性变化位移随时间周期性变化 4波峰与波峰波峰与波峰(或波谷与波谷或波谷与波谷)相相 遇处，一定是加强的，用一条平滑的遇处，一定是加强的，用一条平滑的 曲线将以上各点连接起来，这条线上曲线将以上各点连接起来，这条线上 的点都是加强的；而波峰与波谷相遇的点都是加强的；而波峰与波谷相遇 处，一定是减弱的，把以上各点用平处，一定是减弱的，把以上各点用平 滑的曲线连接起来，这条线上的点都滑的曲线连接起来，这条线上的点都 是减弱的；加强点和减弱点之间各个是减弱的；加强点和减弱点之间各个 质点的振幅介于加强点和减弱点的振质点的振幅介于加强点和减弱点

7、的振 幅之间幅之间 5加强点和减弱点的判断方法加强点和减弱点的判断方法 (1)图象法：在某时刻的波形图图象法：在某时刻的波形图 上，波峰与波峰上，波峰与波峰(或波谷与波谷或波谷与波谷)的交的交 点，一定是加强点，而波峰与波谷的点，一定是加强点，而波峰与波谷的 交点一定是减弱点，各加强点或减弱交点一定是减弱点，各加强点或减弱 点各自连接而成以两波源为中心向外点各自连接而成以两波源为中心向外 辐射的连线，形成加强线和减弱线，辐射的连线，形成加强线和减弱线， 两种线互相间隔，这就是干涉图样两种线互相间隔，这就是干涉图样 (2)公式法：当两个相干波源的振动步调公式法：当两个相干波源的振动步调 一致时，

8、到两个波源的距离之差一致时，到两个波源的距离之差xn(n 0,1,2，)处是减弱区处是减弱区 在波的干涉现象中，振动加强区在波的干涉现象中，振动加强区 的振幅最大，位移仍然随时间而变的振幅最大，位移仍然随时间而变 化，振动减弱区某时刻的位移可能比化，振动减弱区某时刻的位移可能比 振动加强区的位移大，因此不能认为振动加强区的位移大，因此不能认为 加强区质点位移大加强区质点位移大 如图如图731所示表所示表 示两列相干水波某时刻的示两列相干水波某时刻的 波峰和波谷位置，实线表波峰和波谷位置，实线表 示波峰，虚线表示波谷，示波峰，虚线表示波谷， 相邻实线与虚线间的距离相邻实线与虚线间的距离 为为0.

9、2 m， 即时应用即时应用 图图7 73 31 1 波速为波速为1 m/s，在图示范围内可以认为，在图示范围内可以认为 这两列波的振幅均为这两列波的振幅均为1 cm，C点是相邻点是相邻 实线与虚线间的中点，则实线与虚线间的中点，则() A图示时刻图示时刻A、B两点的竖直高两点的竖直高 度差为度差为2 cm B图示时刻图示时刻C点正处于平衡位置点正处于平衡位置 且向水面上运动且向水面上运动 CF点到两波源的路程差为零点到两波源的路程差为零 D经经0.1 s，A点的位移为零点的位移为零 解析解析：选选BD.图示时刻点图示时刻点A、B、D 振动加强，振动加强，A、B间高度差间高度差hAB4A4 cm

10、，A、D间高度差为零；图示时刻点间高度差为零；图示时刻点 C在水面，根据上下坡法，点在水面，根据上下坡法，点C由水面由水面 向上运动；图示时刻向上运动；图示时刻E、F振动减弱，振动减弱， 位移为零，到两波源的路程差为半波位移为零，到两波源的路程差为半波 长的奇数倍；波长为长的奇数倍；波长为0.4 m，周期为，周期为0.4 s，经过时间，经过时间t0.1 s0.25T时，两列时，两列 波的平衡位置传到波的平衡位置传到A点，则位移为零点，则位移为零 二、多普勒效应的分析二、多普勒效应的分析 1接收频率的实质：观察者接收到的接收频率的实质：观察者接收到的 频率等于观察者在单位时间内接收到的完频率等于

11、观察者在单位时间内接收到的完 全波的个数当波以速度全波的个数当波以速度v通过接收者时，通过接收者时， 2观察者频率的计算观察者频率的计算 设波在介质中的传播速度为设波在介质中的传播速度为v0，观，观 察者相对介质的速度为察者相对介质的速度为v，波源相对介，波源相对介 质的速度为质的速度为u，波源的频率为，波源的频率为f0，观察，观察 者接收到的频率为者接收到的频率为f. (2)波源固定，观察者以速度波源固定，观察者以速度v向着向着 波源或背离波源运动时，波相对观察波源或背离波源运动时，波相对观察 者的速度为者的速度为 当波源以速率当波源以速率v匀速靠近静止的匀速靠近静止的 观察者时，观察者观察

12、者时，观察者“感觉感觉”到的频率到的频率 变大了，但不是变大了，但不是“越来越大越来越大”了，同了，同 样当波源以速率样当波源以速率v匀速远离静止的观匀速远离静止的观 察者时，观察者察者时，观察者“感觉感觉”到的频率变到的频率变 小了，但也不是小了，但也不是“越来越小越来越小” 2.站在火车站台上的旅客听到路过站在火车站台上的旅客听到路过 火车鸣笛声的音调火车鸣笛声的音调(注：音调由频率决注：音调由频率决 定，频率大时音调高，频率小时音调定，频率大时音调高，频率小时音调 低低)变化情况，以下说法正确的是变化情况，以下说法正确的是( ) 即时应用即时应用 A当火车进站时，鸣笛声的音调当火车进站时

13、，鸣笛声的音调 变低变低 B当火车进站时，鸣笛声的音调当火车进站时，鸣笛声的音调 变高变高 C当火车离站时，鸣笛声的音调当火车离站时，鸣笛声的音调 变低变低 D当火车离站时，鸣笛声的音调当火车离站时，鸣笛声的音调 变高变高 解析解析：选选BC.根据多普勒效应，火根据多普勒效应，火 车进站时，波源向观察者靠近，旅客车进站时，波源向观察者靠近，旅客 听到的鸣笛声的音调变高；当火车离听到的鸣笛声的音调变高；当火车离 站时，旅客听到的鸣笛声的音调变站时，旅客听到的鸣笛声的音调变 低，故低，故B、C正确正确 如图如图732所示，一个波源在绳所示，一个波源在绳 的左端发生波甲，另一个波源在同一的左端发生波

14、甲，另一个波源在同一 根绳的右端发生波乙，波速都等于根绳的右端发生波乙，波速都等于1 m/s.在在t0时刻，绳上的波形如图时刻，绳上的波形如图a所所 示，则根据波的叠加原理，下述正确示，则根据波的叠加原理，下述正确 的是的是() 题型一题型一 波的叠加波的叠加 例例1 图图7 73 32 2 A当当t2 s时，波形如图时，波形如图b，t4 s时，波形如图时，波形如图c B当当t2 s时，波形如图时，波形如图b，t4 s时，波形如图时，波形如图d C当当t2 s时，波形如图时，波形如图c，t4 s时，波形如图时，波形如图c D当当t2 s时，波形如图时，波形如图c，t4 s时，波形如图时，波形如

15、图d 【解析解析】经经2 s时间，甲、乙波时间，甲、乙波 传播距离均为传播距离均为xvt2 m，甲、乙波重，甲、乙波重 合，根据波的叠加原理知重叠区各质合，根据波的叠加原理知重叠区各质 点位移为零经点位移为零经4 s时间，甲、乙波传时间，甲、乙波传 播距离播距离xvt4 m，即位置互换，可知，即位置互换，可知 D项正确项正确 【答案答案】D 如图如图733所示，所示， S1和和S2是湖面上两个完全是湖面上两个完全 相同的水波的波源，相同的水波的波源，MN 是足够长的湖岸，水波是足够长的湖岸，水波 的波长为的波长为2 m，S1与与S2的的 连线与湖岸垂直，且连线与湖岸垂直，且S1S2 5 m，则

16、岸边始终平静，则岸边始终平静 的地方共有的地方共有() 题型二题型二 加强点、减弱点的判断加强点、减弱点的判断 例例2 图图7 73 33 3 A1处处B3处处 C5处处 D无数处无数处 【解析解析】岸边到两波源的距离岸边到两波源的距离(波程波程) 差为半波长的奇数倍的地方是始终平静的差为半波长的奇数倍的地方是始终平静的 (振动减弱区振动减弱区)由数学知识可知，左侧岸上由数学知识可知，左侧岸上 各点到两波源的距离差的范围为各点到两波源的距离差的范围为(0,5 m)， 减弱点有减弱点有1 m、3 m、5 m 3处，由对称性可处，由对称性可 知，右侧岸上也有两处减弱点，知，右侧岸上也有两处减弱点，

17、3 m、1 m，因此共有，因此共有5处，选处，选C. 【答案答案】C 水平面上有水平面上有A、B两个两个 振动情况完全相同的振振动情况完全相同的振 源在源在AB连线中垂线上有连线中垂线上有 a、b、c三个质点已知某三个质点已知某 时刻时刻a点是两列波波峰的相点是两列波波峰的相 遇点，遇点，c点是相近的波谷的点是相近的波谷的 相遇点，相遇点，b处在处在a、c之间，之间， 如图如图734所示，那么以所示，那么以 下说法正确的是下说法正确的是() 变式训练变式训练 图图7 73 34 4 Aa点是振动加强点，点是振动加强点，c点是振动点是振动 减弱点减弱点 Ba点与点与c点都是振动加强点，点都是振动

18、加强点，b 点是振动减弱点还是加强点不确定点是振动减弱点还是加强点不确定 Ca点与点与c点此时此刻是振动加强点此时此刻是振动加强 点，经过一段时间后，变为振动减弱点，经过一段时间后，变为振动减弱 点，而点，而b点可能变为振动加强点点可能变为振动加强点 Da、b、c都是振动加强点都是振动加强点 解析解析：选选D.a、b、c三点均在两振三点均在两振 源源A、B连线的中垂线上，到两波源的连线的中垂线上，到两波源的 波程差均为零，所以波程差均为零，所以a、b、c的叠加情的叠加情 况是相同的，即均为加强点况是相同的，即均为加强点 如图如图735所示，所示， S是波源，是波源，M、N是两挡是两挡 板，其中

19、板，其中M板固定，板固定，N板板 可以左右移动两板中可以左右移动两板中 间有一狭缝，此时间有一狭缝，此时A点没点没 有明显振动，为使有明显振动，为使A点发点发 生明显振动，可采取的生明显振动，可采取的 方法是方法是() 题型三题型三 对波的衍射现象的理解对波的衍射现象的理解 例例3 图图7 73 35 5 A增大波源振动频率增大波源振动频率 B减小波源振动频率减小波源振动频率 C将将N板向右平移一些板向右平移一些 D将将N板向左平移一些板向左平移一些 【思路点拨思路点拨】本题要求使本题要求使A点处点处 的波动更明显，即应使经狭缝发生的的波动更明显，即应使经狭缝发生的 衍射现象更显著，根据发生明

20、显衍射衍射现象更显著，根据发生明显衍射 现象的条件进行判断现象的条件进行判断 【解析解析】当狭缝尺寸固定时，当狭缝尺寸固定时， 应使波的波长变长，根据应使波的波长变长，根据vf知，波知，波 速是一定的，要使速是一定的，要使增大，只有使增大，只有使f减减 小，故小，故A项错误，项错误，B项正确；当波长一项正确；当波长一 定时，只有使缝的尺寸与波长差不多定时，只有使缝的尺寸与波长差不多 或者比波长更小，故或者比波长更小，故C项错误，项错误，D项正项正 确确 【答案答案】BD 【规律总结规律总结】只有孔的尺寸或只有孔的尺寸或 障碍物大小跟波长相差不多或者比波障碍物大小跟波长相差不多或者比波 长小，衍射现象才明显，在实际中可长小，衍射现象才明显，在实际中可 以改变孔的大小或波长来实现这一条以改变孔的大小或波长来实现这一条 件件 根据多普勒效应，下列说法中正根据多普勒效应，下列说法中正 确的有确的有() A医生检查身体用的医生检查身体用的“B超超”是是 根据超声波的多普勒效应制成的根据超声波的多普勒效应制成的 B一位有经验的战士听到飞行的一位有经验的战士听到飞行