高中物理 第2章 机械波 第3、4节 波的干涉和衍射 多普勒效应及其应用教学案 鲁科版选修3-4

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1、第3、4节波的干涉和衍射__多普勒效应及其应用　　　　　　　　　　　　　　　1．两列波相遇会发生叠加，当两列波频率和振动方向相同时，会发生波的干涉。在干涉区域，振动加强的点总是加强的，振动减弱的点总是减弱的。2．波的衍射是波绕过障碍物或通过孔隙继续向前传播的现象。当障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多或比波长小时会发生明显的衍射。3．干涉和衍射是波特有的现象，不仅机械波能衍射和干涉，电磁波也能衍射和干涉。4．当波源与观察者互相靠近或互相远离时，接收到的波的频率发生变化的现象，这就是多普勒效应。波的干涉现象[自读教材·抓基础]1．波的叠加原理(1)波的独立传播特性：波在相遇时仍然能够

2、保持各自的运动状态继续传播，相遇的波一旦脱离接触又会恢复原来的运动状态继续传播。(2)波的叠加原理：波在相遇的区域里，介质内部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存在时到达该处引起的位移的叠加(矢量和)。2．波的干涉(1)定义：振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象。(2)干涉图样：波的干涉中所形成的图样，如图231所示。非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。图231(3)干涉条件：频率和

3、振动方向相同的波。(4)一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。[跟随名师·解疑难]1．干涉图样的特点(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。2．振动加强点和减弱点的判断(1)从振幅判断：振幅为两列波的振幅之和的点为加强点，加强点连成的区域为加强区；振幅为两列波的振幅之差的点为减弱点，减弱点连成的区域为减弱区。(2)从条件上判断：振动方向始终相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离之差为Δr，那么当Δr＝kλ(k＝0,1,2…)时该点为加强点，当Δr＝kλ＋

4、(k＝0,1，2…)时为减弱点，若两波源振动方向始终相反，则上述结论正好相反。(3)从现象上判断：若某时刻某点是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为振动加强点；若某时刻某点是波峰与波谷相遇，则该点为振动减弱点。[特别提醒]　　对“加强区”和“减弱区”的理解在波的干涉现象中，加强区是指该区域内质点的振幅A最大；减弱区是指该区域内质点的振幅A最小。设两个相干波源单独引起的振幅分别为A1和A2，则在振动加强区中质点振动的振幅为A1＋A2，在振动减弱区中质点振动的振幅为

5、A1－A2

6、。不论加强区还是减弱区中的质点，都仍在其平衡位置附近振动，它们的振动位移仍随时间发生周期性变化。因此

7、，某一时刻，加强区中质点振动的位移可能小于减弱区中质点振动的位移。若A1＝A2，则减弱区中质点的振幅为零，不振动。[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)关于两波相遇时叠加的说法正确的是(　　)A．相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B．相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全不同C．在相遇区域，任一点的总位移总是大于每一列波引起的位移D．在相遇区域，任一点的总位移可能大于每列波单独传播时的位移，也可能小于每列波单独传播时的位移解析：选D　根据波的叠加原理可知，两列波相遇时与其单独存在时的振动是一样的，所以A、B错误；又波叠加时，其位移为两列波位移的矢量

8、和，所以C错误，D正确。波的衍射现象非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。[自读教材·抓基础]1．定义：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象。2．发生明显衍射的条件缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长小。3．一切波都能发生衍射，衍射是波的特有现象。[跟随名师·解疑难]怎么理解波发生明显衍射的条件？(1)衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。凡能发生衍射现象的就是波。(2)波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异。波长较长的波容易发生

9、明显的衍射现象。(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。[特别提醒](1)障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象。(2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射。[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更不明显，可以(　　)