2018-2019学年高中物理 第2章 机械波 第3讲 波的干涉和衍射 多普勒效应及其应用学案 鲁科版选修3-4

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1、第3讲　波的干涉和衍射　多普勒效应及其应用[目标定位]　1.理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果.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和发生明显衍射现象的条件.4.会用波的衍射、干涉现象解释相关问题.5.了解多普勒效应，能用多普勒效应解释一些物理现象．一、波的干涉现象1．波的叠加原理：波在相遇时仍然能够保持各自的运动状态继续传播，在相遇的区域里，介质内部的质点同时参加相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列单独存在时到达该处引起的位移的叠加，相遇的波一旦脱离接触又会按

2、照原来的运动形状传播．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，叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样．(2)产生干涉的条件：只有频率和振动方向相同的波才可能互相干涉．(3)干涉现象是波的重要特征之一．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

3、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．二、波的衍射现象1．定义：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象．2．发生明显衍射现象的条件：障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时．3．一切波都能发生衍射现象，衍射是波特有的现象．三、多普勒效应及其应用1．多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动而使观察者接收到的频率发生变化的现象．2．成因(1)当声源和观察者相对介质都不动(即二者没有相对运动)时，观察者接收到的声音频率等于声源的频率．(2)当观察者靠近声源时，

4、观察者在1s内接收到完全波的个数就会增多，也就是接收到的声音频率增大，听到的音调变高．(3)当观察者远离声源时，在单位时间里接收到完全波的个数就会减少，也就是接收到的声音频率减小，听到的声音音调变低．3．多普勒效应是波共有的特征．4．应用：(1)多普勒测速仪；(2)彩色超声多普勒心动图仪；(3)跟踪目的物．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．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．

5、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、振动方向相同．3．干涉图样及其特点(1)干涉图样：如图1所示图1(2)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．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＝

6、A1－A2

7、.(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．例1　两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的

8、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

9、A1－A2

10、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解析　波峰与波谷相遇时，振幅相消，故实际振幅为

11、A1－A2

12、，选项A正确；波峰与波峰相遇处，质点的振幅最大，合振幅为A1＋A2，但此处质点仍处于振动状态中，其位移随时间按正弦(或余弦)规律变化，选项B错误；振动减弱点和加强点的位移随时间按正弦(或余弦)规律变化，选项C错误；波峰与波峰相

13、遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱，加强点的振幅大于减弱点的振幅，选项D正确．答案　AD图2针对训练　两列频率、振动方向、初相位均相同的波S1、S2，在同一介质中传播时，某时刻t形成如图2所示的干涉图样(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________．解析　由图可知A点为波峰与波峰相遇，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、B　C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，

14、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”是发生