【课件】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.pptx
人教版普通高中物理人教版普通高中物理人教版普通高中物理人教版普通高中物理 选择性必修第一册选择性必修第一册选择性必修第一册选择性必修第一册3.43.4波的干涉波的干涉两个运动的小球相遇后会发生碰撞而各自改变运动状态。两个运动的小球相遇后会发生碰撞而各自改变运动状态。思考：思考：如果两列或几列波在空间相遇时及相遇后将会发生什么现象如果两列或几列波在空间相遇时及相遇后将会发生什么现象?阅读教材阅读教材“波的叠加波的叠加”下的内容、观看视频并填空下的内容、观看视频并填空一、波的叠加一、波的叠加1.1.波的独立传播：几列波相遇并彼此穿过后波的独立传播：几列波相遇并彼此穿过后,仍然保持各自的仍然保持各自的 ,继续传播。即各自的继续传播。即各自的 、等保持不变。等保持不变。2.2.波的叠加波的叠加:在几列波重叠的区域里在几列波重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列介质的质点同时参与这几列波引起的振动波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的移的 。运动特征运动特征波长波长频率频率矢量和矢量和1.1.如图所示如图所示,实线和虚线表示两个波长和振幅都相同的简谐横波实线和虚线表示两个波长和振幅都相同的简谐横波(各只有半个各只有半个波形波形),),两波在同一根弹性绳上分别向左、向右传播。两波在同一根弹性绳上分别向左、向右传播。某一时刻两列波的位置如某一时刻两列波的位置如图所示。图所示。P P、Q Q、S S 表示三个质点的平衡位置，以下说法正确的是（表示三个质点的平衡位置，以下说法正确的是（）A2.2.如图所示，如图所示，S S1 1、S S2 2是软绳两端的波源，同时做半个周期的简谐运动形成两列简是软绳两端的波源，同时做半个周期的简谐运动形成两列简谐波，已知波源谐波，已知波源S S1 1、S S2 2的振幅分别为的振幅分别为A A1 1、A A2 2，周期为，周期为T T1 1、T T2 2，P P为软绳的中点，下列为软绳的中点，下列分析正确的是（）分析正确的是（）C C(1)(1)经时间经时间 t t1 1 左侧波的波峰到达左侧波的波峰到达 M M 点点,此时绳中此时绳中 M M 点的位移的大小、方向及点的位移的大小、方向及振动方向如何振动方向如何?3.3.一条长为一条长为 L L 的弹性绳子呈水平状态的弹性绳子呈水平状态,M,M为绳子中点为绳子中点,左右两侧的左右两侧的 P P、Q Q 点同时开点同时开始上下振动始上下振动,一段时间后产生的波形如图一段时间后产生的波形如图,左侧的波长是右侧的左侧的波长是右侧的 2 2 倍倍,右侧波长为右侧波长为 ,左侧振幅为左侧振幅为 2A,2A,右侧振幅为右侧振幅为 A A。试分析试分析:此时此时M M点的位移为点的位移为2A2A，方向向上，振动方向向下，方向向上，振动方向向下(2)(2)经时间经时间 t t2 2 右侧第二个波峰刚好到达右侧第二个波峰刚好到达M M 点点,此时绳中此时绳中 M M 点的位移的大小、方点的位移的大小、方向及振动方向如何向及振动方向如何?(3)(3)在两列波相遇的过程中在两列波相遇的过程中,绳中质点的最大位移为多少绳中质点的最大位移为多少?绳中绳中 M M 点的位移能点的位移能否达到最大位移？否达到最大位移？在两列波相遇的过程中，绳中质点的最大位移为在两列波相遇的过程中，绳中质点的最大位移为3A3A，绳中，绳中M M点的最大位移点的最大位移不会达到不会达到3A3A两列两列周期相同周期相同的波相遇的波相遇时，在它们重叠的区域时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？里会发生什么现象？我们先观察，然后再作我们先观察，然后再作解释。解释。二、波的干涉二、波的干涉1.1.波的干涉波的干涉:相同相同 恒定恒定 相同的两列波叠相同的两列波叠加时加时,某些区域的某些区域的 ,振动总是振动总是 ;某些区域的振幅减某些区域的振幅减小小,振动总是振动总是 ,而且振幅增大的区域和振幅减小的区域相互间而且振幅增大的区域和振幅减小的区域相互间隔隔,这种现象叫波的干涉，这种现象叫波的干涉，所形成的稳定图样叫作干涉图样。所形成的稳定图样叫作干涉图样。2 2.干涉条件干涉条件:频率频率 、相位差、相位差 ，振动方向相同。，振动方向相同。3 3.一切波都能发生干涉一切波都能发生干涉,干涉是干涉是 的现象。的现象。相同相同恒定恒定波特有波特有频率频率相位差相位差振动方向振动方向振幅增大振幅增大加强加强减弱减弱4.4.对干涉的理解对干涉的理解在波的叠加区域，若峰峰（或谷谷）同时抵达同一点如在波的叠加区域，若峰峰（或谷谷）同时抵达同一点如a a点，则该点，则该点振动叠加后振幅最大，振动最为强烈，形成振动加强点点振动叠加后振幅最大，振动最为强烈，形成振动加强点A=AA=A1 1+A+A2 2该点称为相长干涉或建设性干涉。该点称为相长干涉或建设性干涉。可以证明振动加强区和减弱区交替出现，各自构成双曲线。且介于可以证明振动加强区和减弱区交替出现，各自构成双曲线。且介于加强点和削弱点之间的各质点振幅加强点和削弱点之间的各质点振幅A A1 1A A2 2AAAA1 1+A+A2 2加强点振幅是恒定的加强点振幅是恒定的，但位移是变化的并非总是最大，位移变化，但位移是变化的并非总是最大，位移变化范围为【（范围为【（A A1 1+A+A2 2），），A A1 1+A+A2 2】。】。在波的叠加区域，若峰谷同时抵达同一点如在波的叠加区域，若峰谷同时抵达同一点如b b点，则该点振动叠加点，则该点振动叠加后振幅最小，振动最弱，形成振动削弱点，后振幅最小，振动最弱，形成振动削弱点，A=AA=A1 1A A2 2该点称为相消干涉或摧毁性干涉。该点称为相消干涉或摧毁性干涉。据双曲线的性质可知，据双曲线的性质可知，0 0级、级、1 1级、级、2 2级级加强线上任意一点加强线上任意一点到到s s1 1、s s2 2距离之差绝对值依次为：距离之差绝对值依次为：0 0、1 1、22请归纳总结出加强点和减弱点的判断方法！请归纳总结出加强点和减弱点的判断方法！三、波的干涉中振动加强点和减弱点的判断三、波的干涉中振动加强点和减弱点的判断1.1.某质点的振动是加强还是减弱某质点的振动是加强还是减弱,取决于该点到两相干波源的距离之差取决于该点到两相干波源的距离之差rr。2.2.图像法：图像法：在在某某时时刻刻波波的的干干涉涉的的波波形形图图上上，波波峰峰与与波波峰峰(或或波波谷谷与与波波谷谷)的的交交点点，一一定定是是加加强强点点，而而波波峰峰与与波波谷谷的的交交点点一一定定是是减减弱弱点点，各各加加强强点点或或减减弱弱点点各各自自连连接接形形成成以以两两波波源源为为中中心心向向外外辐辐射射的的连连线线，形形成成加加强强线线和和减减弱弱线线，两两种种线线互互相相间间隔隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。1.1.如图所示为两列波传播过程中某时刻的图像，这两列波频率相同、相位差恒如图所示为两列波传播过程中某时刻的图像，这两列波频率相同、相位差恒定，实线表示波峰，虚线表示波谷，相邻实线与虚线间的距离为定，实线表示波峰，虚线表示波谷，相邻实线与虚线间的距离为0.2m0.2m，波速为，波速为1m/s1m/s，在图示范围内可以认为这两列波的振幅均为，在图示范围内可以认为这两列波的振幅均为1cm1cm，C C点是点是B B、D D两点连线的两点连线的中点，则（中点，则（）A A图示时刻图示时刻A A、B B两点的高度差为两点的高度差为2cmB2cmB图示图示时刻时刻C C点正处在平衡位置且向下运动点正处在平衡位置且向下运动C CF F点到点到两波源的路程差为零两波源的路程差为零D D经过经过0.1s0.1s，A A点的位点的位移为零移为零D2 2如图所示，如图所示，S S1 1、S S2 2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为，它，它们在介质中产生干涉现象，们在介质中产生干涉现象，S S1 1、S S2 2在空间共形成了在空间共形成了5 5个振动加强的区域，如图中实个振动加强的区域，如图中实线所示。线所示。P P是振动加强区域中的一点，从图中可看出（是振动加强区域中的一点，从图中可看出（）A AS S1 1波在该区域的传播速度比波在该区域的传播速度比S S2 2波的大波的大B BP P点到两波源点到两波源的距离差等于的距离差等于1.5C1.5CP P点此时刻振动最强，过半个周点此时刻振动最强，过半个周期后振动变为最弱期后振动变为最弱D DS S1 1、S S2 2连线和加强区交点等间距，连线和加强区交点等间距，间距为半波长间距为半波长D3 3如图为水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源如图为水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S S1 1、S S2 2为圆心为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线），两的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线），两波源振幅均为波源振幅均为3.5cm3.5cm，下列说法正确的是（，下列说法正确的是（）A AB B、C C两质点都是振动加强点两质点都是振动加强点B B质点质点A A、D D在在该时刻的高度差为该时刻的高度差为14cmC14cmC再过半个周期，质点再过半个周期，质点B B、C C是振动加强点是振动加强点D D再过半个周期，质点再过半个周期，质点D D的的位移为零位移为零B4 4如图所示，在同一均匀介质中有如图所示，在同一均匀介质中有S S1 1、S S2 2两波源。这两个波源的频率和振动步两波源。这两个波源的频率和振动步调都相同。调都相同。S S1 1、S S2 2之间的距离为一个波长之间的距离为一个波长，以，以S S1 1为圆心，以为圆心，以为半径画圆，为半径画圆，B B点为点为S S2 2、S S1 1延长线与圆的交点。则在该圆周上除延长线与圆的交点。则在该圆周上除S S2 2点外，共有振动加强点的个数点外，共有振动加强点的个数为（）为（）A A5 5 B B4 4 C C3 3 D D2 2C感谢聆听感谢聆听
