3.4波的干涉 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册

第节4波的干涉高中物理选择性必修第一册第三章1.了解波的叠加原理，了解波的叠加过程中质点的合位移。2.从振动角度认识振动加强区域和减弱区域。3.通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样。4.知道干涉现象是波特有的现象，了解波发生稳定干涉的条件。学习目标引入

在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案。这种图案是怎样产生的？一、波的叠加1.观察波的叠加现象在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，在绳上分别产生相向传播的两列波（图甲）。观察两列波的传播情况。波的叠加2.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．3.波的叠加：在几列波重叠的区域里，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、波的干涉观察水波的干涉水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源。这两个波源发出的是频率相同的波。两列波的振动方向也相同，水面质点的振动都沿上下方向。由于两根细杆是同步振动的，所以它们振动的相位差保持不变（总是0）。水波干涉图样现象：这两列波相遇后，在振动着的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开．1、定义：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉。波的干涉的示意图2.振动加强区和振动减弱区：把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区；相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减弱区．振动加强区和振动减弱区是相互隔开的．3．发生稳定干涉的条件：频率相同、相位差恒定、振动方向相同。4．一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。5.辨析：振动加强点与振动减弱的点(1)振动加强的点：是指该质点振动的振幅始终增大(等于两列波的振幅之和)，不是质点始终处于波峰或波谷，加强点的位移随时间不断变化，有的时刻位移为零。(2)振动减弱的点：是指该质点振动的振幅始终减小(等于两列波的振幅之差)，位移的大小也随时间不断变化，等于两列波分别引起位移的大小之差。如果两列波的振幅相同，则振动减弱点总是处于静止状态，并不振动。6.判断振动加强和减弱的常用方法(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．②当Δr＝(2k＋1)·λ/2

时为减弱点(k＝0,1,2…)．若两波源振动步调相反，则上述结论相反．(2)现象判断法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．若某点是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播T/4，看该点是波峰和波峰(波谷与波谷)相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判断该点是加强点还是减弱点．例：(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思路引导：(1)波的干涉中波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为加强点，波峰与波谷相遇的点为减弱点。(2)振动加强区上的点都是振动加强点，振动减弱区上的点都是振动减弱点。(3)加强点始终加强，减弱点始终减弱。(4)各质点在平衡位置两侧做周期性振动。例：(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解析：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，加强点与减弱点不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的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。AD本课小结二、波的干涉2、振动加强区和振动减弱区的判断。1、发生稳定干涉的条件：频率相同、相位差恒定、振动方向相同。3、一切波（只要满足条件）都能发生干涉现象，干涉和衍射一样都是波特有的现象。一、波的叠加波的叠加原理: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．当堂检测1.波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端，两波源发出的波在绳中的传播速度均是1m/s。在t=0时刻绳上的波形如图

（a）所示（两波源均只发出半个波）。则根据波的叠加原理，以下叙述正确的是（）A.当t=2s时，波形如图①所示；当t=4s时，波形如图②所示B.当t=2s时，波形如图①所示；当t=4s时，波形如图③所示C.当t=2s时，波形如图②所示；当t=4s时，波形如图①所示D.当t=2s时，波形如图②所示；当t=4s时，波形如图③所示D解析：当t=2s时，根据传播速度可知，它们相互重叠，由于振动方向相反，则振动减弱，波形如图②所示；当t=4s时，各自传播了4m，由于互不干扰，所以波形如图③所示，故选项D正确。2.如图所示，实线与虚线分别表示振幅为A、频率均相同的两列波的波峰和波谷，此刻M是波峰与波峰的相遇点，下列说法中不正确的是 （）A.O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为2AB.P、N两处的质点始终处在平衡位置C.随着时间的推移，M处的质点将向O处移动D.从该时刻起，经过四分之一周期，M处的质点到达平衡位置，此时位移为零解析：A对：由于O、M是振动加强点，结合题图可知连线的中点到两波源的距离差为半个波长的偶数倍，所以该点是振动加强的点，其振幅为2A。B对：P、N两点是波谷和波峰叠加，因两列波振幅均为A，故位移始终为零，即处于平衡位置。C错：振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”。D对：从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置。C3.如图所示，在均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x=0.1sin20πt（m），形成的机械波的波速都是10m/s。介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m。则（）A.波的周期为0.2s B.波的波长为2mC.P点一定是振动加强点 D.P点可能是振动减