《波的干涉》课件

第三章机械波4波的干涉学习目标学法指导1．熟悉波的干涉现象，理解波的叠加原理2．理解形成稳定干涉图样的条件1．通过具体的实例掌握两列波叠加的规律2．总结波的干涉现象及产生干涉的条件3．思考波的干涉原理可以应用在生活、生产中的哪些方面知识导图课前·自主预习1．波的叠加(1)波的独立传播：几列波相遇后彼此穿过，仍然________各自的____________，继续传播．即各自的波长、频率等____________．(2)波的叠加：在几列波重叠的区域里，介质的质点________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________．波的干涉保持运动特征保持不变同时矢量和

2．波的干涉(1)定义：________相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是________，某些区域的振动总是________，这种现象叫作波的干涉，所形成的这种稳定图样叫作____________．(2)干涉条件：两列波的频率必须________；两个波源的相位差必须______________．(3)一切波都能发生干涉，干涉是波______的现象．频率加强减弱干涉图样相同保持不变特有

敲击音叉使其发声，然后转动音叉，为什么听到声音忽强忽弱？【答案】这是声波的干涉现象．音叉的两股振动频率相同，这样，两列频率相同的声波在空气中传播，有的区域振动加强，有的区域振动减弱，于是听到声音忽强忽弱．

蟋蟀是利用了______发出声音，某同学围绕蟋蟀走了一圈，听到忽高忽低的蟋蟀声，这是由于声波的______现象．填空处应填入的正确答案是

(

)A．蟋蟀的嘴衍射

B．蟋蟀的翅膀干涉C．蟋蟀的翅膀共振

D．蟋蟀的嘴共振【答案】B

【解析】蟋蟀是依靠一双翅膀的振动发声，两翅膀的振动频率、振幅相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域．课堂·重难探究1．波的独立传播几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播．即各自的波长、频率等保持不变．理解波的叠加与波的干涉现象2．波的叠加波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小．两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大(如图甲所示)；两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小(如图乙所示)．甲乙3．干涉条件(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，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．(3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大．振幅越是接近，干涉图样越明显．4．关于加强点(区)和减弱点(区)(1)加强点：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2.(2)减弱点：在某些点两列波引起的振动始终削弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静．5．干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图所示(2)特征：①加强区和减弱区的位置固定不变．②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)．③加强区与减弱区互相间隔．特别提醒：(1)振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移也为零．只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈．(2)振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差．如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止．波的干涉例1干涉是波特有的性质，但是在日常生活中很难观察到稳定的干涉现象．在某次物理教学中老师使用如图甲的发波水槽，老师先打开电动机电源，再调节两小球击水深度和频率，得到频率和初相位相同，振幅不同的两列水波的稳定干涉图样，如图乙．其中S1、S2代表波源，实线代表水波波峰(OM连线除外)，虚线代表水波波谷．M、N、O、P是波线与波线的交点，下列说法正确的是 (

)A．N点的位移总比M点的位移小B．OM连线上所有的点都是振动加强点C．M点到S1、S2的距离差等于水波半波长的奇数倍D．N点、P点是振动减弱点，所以N点、P点不振动，此处水面平静甲乙【答案】B

【解析】波峰与波峰、波谷与波谷叠加振动加强，波峰与波谷叠加振动减弱．两波源振幅不同，加强点、减弱点仍会振动，位移仍会随着时间变化，所以减弱点的位移有可能大于加强点的位移，A、D错误；根据图乙稳定的干涉图样，振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱，加强点连线上的点也是加强点，B正确；M点是加强点，M点到两波源的路程差才等于半波长的偶数倍，C错误．变式1

(多选)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是

(

)A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱B．e、f两点的振动介于加强和减弱之间C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰【答案】AD

【解析】波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着．但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的．a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱点，A正确；e点位于加强点的连线上，为加强点，f点位于减弱点的连线上，为减弱点，B错误；相干波源产生的波的干涉是稳定的，加强点与减弱点的位置不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的介质质点也在不停地做周期性振动，经半个周期原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰，D正确．波的叠加例2消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声，干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生的波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到削弱噪声的目的，若Δr＝|r2－r1|，则Δr等于 (

)A．波长λ的整数倍B．波长λ的奇数倍【答案】C

【解析】根据干涉特点知，两相干波源的距离差为波长的整数倍时，此点为振动加强点，而消除噪声不能加强，故A、B错误；距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，本题为消除噪音，要减弱振动，故C正确，D错误．变式2

(2022年广州二中月考)两列沿相反方向传播的振幅和波长都相同的半波，同时从绳子的两端产生，如图甲所示，相遇过程某时刻如图乙，下列说法正确的是

(

)A．该波是纵波，增大抖动频率，波在绳子上传播的时间不变B．两列波相遇时，绳子中点的波峰可达原来各自振幅的两倍C．两列波相遇后各自保持原来波形独立传播D．乙图中a质点和b质点都静止【答案】C

【解析】由甲图可知，波的传播方向与振动方向垂直，故该波是横波，A错误；由乙图可得两列波相遇时，振动减弱，且合振幅为零，B错误；因为波具有独立性，互不干扰，即两列波相遇后各自保持原来波形独立传播，C正确；因为两列沿相反方向传播的完全相同的波，相遇后叠加产生波“消失”的现象，但乙图中a质点和b质点并不是都静止，而是这一瞬间速度为零，下一时刻又会各自振动，D错误．

判断振动加强和减弱的方法1．条件判断法振动频率相同、振动步调完全相同的两波源的波叠加时，设某点到两波源的距离差为Δr.①当Δr＝k·λ(k＝0,1,2，…)时为加强点．若两波源振动步调相反，则上述结论相反．2．现象判断法(1)若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强点；若某点总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．核心素养应用波的衍射与干涉现象的比较干涉与衍射的研究对象不同，从形式上看，衍射是波绕过障碍物继续传播的现象，而波的干涉是两列波的叠加；干涉图样与衍射图样不同，干涉图样中有间隔均匀的加强、减弱区，而衍射图样相当于从衍射孔处有一个新的波源．例3利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示，则 (

)A．图甲、乙均显示了波的干涉现象B．图甲、乙均显示了波的衍射现象C．图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象D．图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象【答案】D

【解析】图甲中可以看出只有一条狭缝，是一列波的传播，水波发生明显的衍射现象；图乙中有两个波源，是两列波的传播，在重叠区域，有些区域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象，故D正确．小练·随堂巩固1．如图所示，分别用实线和虚线表示的两列水波在水中相遇．某时刻，A位置刚好为两列波各自的第一个波峰相遇处，则A位置

(

)A．始终保持在平衡位置上方B．始终是振动加强点C．始终是振动减弱点D．既不是始终加强也不是始终减弱【答案】D

2．如图所示，实线表示波源S1、S2发出的两列水波的波峰位置，则图中

(

)A．a、b均为振动减弱B．a、b均为振动加强C．a振动加强，b振动减弱D．a振动减弱，b振动加强【答案】D

【解析】图示时刻，a点是S1的波谷与S2的波峰相遇，振动减弱；b点是波谷与波谷相遇，振动加强．故A、B、C错误，D正确．3．当两列同频率的水波发生干涉现象时，若两列波的波峰在P点相遇，则

(

)①质点P的振动始终加强②质点P的频率最大③质点P的位移始终最大④质点P的位移有时可能为零A．①②

B．②③C．③④

D．①④【答案】D

【解析】由于两列波的波峰在P点相遇，P点是振动加强点，且振动始终加强，故①正确；两列波发生干涉，它们的周期和频率不会发生改变，各个点的频率仍是相同的，故②错误；振动加强并不意味着其位移始终最大，振动加强点的振幅最大，但位移总在变化，有时可能为零，故③错误，④正确．故D正确．4.如图所示，S是水面波的波源，MN是挡板，S1、S2是到S距离相等的两个相同的狭缝，B、D为S1S2中垂线上的两点，实线代表波峰、虚线代表波谷，下列说法正确的是

(

)A．A、C点为振动加强点B．B、D点为振动加强点C．当S1、S2两狭缝宽度增加时，D点振动一定更剧烈D．当S1、S2两狭缝距离减小时，D点振动幅度一定明显降低【答案】B

【解析】A、C点波峰和波谷叠加，为振动减弱点，A错误；B点波谷和波谷叠加，为振动加强点，D点波峰和波峰叠加，为振动加强点，B正确；当S1、S2两狭缝宽度增加时，如果缝的宽度大于波长，衍射现象不明显，C错误；S1、S2两个狭缝关于BD对称且距离减小，D点还是振动加强点，此时振动幅度不变，D错误．5．如图甲所示，在某