第三节波的干涉和衍射多普勒效应.ppt

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1、第三节波的干涉和衍射多普勒效应现在学习的是第1页，共50页基基础础梳梳理理自自学学导导引引一、波的叠加和干涉一、波的叠加和干涉1波的独立波的独立传传播原理播原理两列波相遇前、相遇两列波相遇前、相遇过过程中和相遇后程中和相遇后,各各自的自的传传播特性不播特性不发发生任何生任何变变化，即各列波之化，即各列波之间间不相互干不相互干扰扰现在学习的是第2页，共50页2波的叠加原理波的叠加原理几列波相遇几列波相遇时时能能够够保持各自的运保持各自的运动动状状态态，继续传继续传播，在它播，在它们们重叠的区域里重叠的区域里,介介质质的的质质点同点同时时参与参与这这几列波引起的振几列波引起的振动动，质质点的位移等

2、于点的位移等于这这几列波几列波单单独独传传播播时时引起引起的位移的矢量和的位移的矢量和现在学习的是第3页，共50页3波的干涉波的干涉(1)定定义义：频频率相同的两列波叠加，使某率相同的两列波叠加，使某些区域的振些区域的振动动_、某些区域的振、某些区域的振动动_，这这种种现现象叫波的干涉象叫波的干涉(2)条件：两列波的条件：两列波的频频率相同率相同干涉和衍射是波特有的干涉和衍射是波特有的现现象，波同象，波同时还时还可可以以发发生反射、折射生反射、折射加加强强减弱减弱现在学习的是第4页，共50页二、波的衍射二、波的衍射1定定义义：波可以：波可以绕过绕过障碍物障碍物继续传继续传播播,这这种种现现象叫

3、做波的衍射象叫做波的衍射2发发生明生明显显衍射的条件衍射的条件:只有只有缝缝、孔的、孔的宽宽度或障碍物的尺寸跟波度或障碍物的尺寸跟波长长_或者比或者比波波长长_时时相差不多相差不多更小更小现在学习的是第5页，共50页3关于衍射的两点关于衍射的两点说说明明(1)衍射始衍射始终终存在存在,只是有的衍射明只是有的衍射明显显，有的，有的衍射不明衍射不明显显(2)衍射和干涉都是波的特有衍射和干涉都是波的特有现现象，一切波都象，一切波都能能发发生生_.干涉和衍射干涉和衍射现在学习的是第6页，共50页三、声波、次声波和超声波三、声波、次声波和超声波1声波声波:声源的振声源的振动动在在_的的传传播播.声波是声

4、波是纵纵波，是机械波的一种波，是机械波的一种2声速：声波在空气中的声速：声波在空气中的传传播速度播速度约为约为_.声速与声速与_有关有关,与与_无无关关介介质质中中340m/s介介质质频频率率现在学习的是第7页，共50页3声波的分声波的分类类(1)可可闻闻声波声波:频频率范率范围围在在_的声波的声波(2)超声波：超声波：频频率高于率高于_Hz的声波的声波,可可用于工程用于工程质质量量检测检测及疾病的及疾病的诊诊断断(3)次声波：次声波：频频率低于率低于_ Hz的声波的声波2020000Hz20000 20现在学习的是第8页，共50页4人耳能人耳能够够把回声与原声区把回声与原声区别别开来的最小开

5、来的最小时间间时间间隔隔为为_.四、多普勒效四、多普勒效应应1定定义义：由于波源和：由于波源和观观察者之察者之间间有相有相对对运运动动，使，使观观察者感到察者感到_发发生生变变化的化的现现象象0.1s频频率率现在学习的是第9页，共50页2实质实质:波源的真波源的真实频实频率不率不发发生生变变化化,只是只是观观察者接收到的察者接收到的频频率率发发生了生了变变化化.3说说明：机械波、明：机械波、电电磁波都能磁波都能发发生多普生多普勒效勒效应应现在学习的是第10页，共50页要要点点透透析析直直击击高高考考一、一、对对波的干涉波的干涉现现象的理解象的理解1波的干涉的条件波的干涉的条件(1)只有只有频频

6、率相同的两列波，才能率相同的两列波，才能发发生干涉，生干涉，形成形成稳稳定的干涉定的干涉图样图样(2)如果如果频频率不同率不同,两列波也可以叠加两列波也可以叠加,但不但不能能发发生干涉生干涉现现象而形成干涉象而形成干涉图样图样.现在学习的是第11页，共50页2加加强强区和减弱区的形成区和减弱区的形成(1)两列波叠加两列波叠加时质时质点的位移等于两列波点的位移等于两列波单单独独传传播播时时位移的矢量和，若位移方向位移的矢量和，若位移方向总总是相同，是相同，则则振振动动加加强强位移方向位移方向总总是是相反，相反，则则振振动动减弱减弱现在学习的是第12页，共50页(2)频频率相同的波干涉后，加率相同

7、的波干涉后，加强强区振幅最大，区振幅最大，等于两列波振幅之和减弱区振幅最小等于等于两列波振幅之和减弱区振幅最小等于振幅之差，加振幅之差，加强强区和减弱区的位置是固定的区和减弱区的位置是固定的(3)如果两列波振幅相等，如果两列波振幅相等，则则减弱区的减弱区的质质点点位移位移总总是是为为零但加零但加强强区并不是位移区并不是位移总总保持保持最大，而是以两列波最大，而是以两列波2倍的倍的现在学习的是第13页，共50页振幅振振幅振动动，也会出，也会出现现波峰、波谷和位移波峰、波谷和位移为为零的零的时时刻刻3加加强强区和减弱区的区和减弱区的变变化化规规律律(1)波峰与波峰波峰与波峰(或波谷与波谷或波谷与波

8、谷)相遇相遇处处,一一定是加定是加强强的，用一条平滑的曲的，用一条平滑的曲线线将以上各将以上各点点连连接起来，接起来，这这条条线线上的点都是加上的点都是加强强的；的；现在学习的是第14页，共50页4干涉加干涉加强强点与减弱点的判断方法点与减弱点的判断方法(1)条件判断法：振条件判断法：振动频动频率相同、振率相同、振动动情况情况完全相同的两列波叠加完全相同的两列波叠加时时,加加强强、减弱条件、减弱条件如下：如下：设设点到两波源的距离差点到两波源的距离差为为r，当，当rn(n0,1,2，)时为时为加加强强点，当点，当r (n0,1,2，)时为时为减弱点减弱点现在学习的是第15页，共50页(2)现现

9、象判断法：若某点象判断法：若某点总总是波峰与波峰是波峰与波峰(或波谷与波谷或波谷与波谷)相遇，相遇，则该则该点点为为加加强强点；点；若若总总是波峰与波谷相遇，是波峰与波谷相遇，则为则为减弱点减弱点不能不能认为认为加加强强点的位移永点的位移永远远最大，减弱最大，减弱点的位移永点的位移永远远最小最小用一条曲用一条曲线线将加将加强强点点连连接起来，接起来，这这条曲条曲线线上的点都是加上的点都是加强强点；把减弱点用点；把减弱点用现在学习的是第16页，共50页曲曲线连线连接起来，曲接起来，曲线线上的点都是减弱点上的点都是减弱点加加强强点与减弱点之点与减弱点之间间各各质质点的振幅介点的振幅介于加于加强强点

10、与减弱点的振幅之点与减弱点的振幅之间间现在学习的是第17页，共50页即时应用即时应用1 图图731现在学习的是第18页，共50页如如图图731所示表示两列相干水波某所示表示两列相干水波某时时刻的波峰和波谷位置，刻的波峰和波谷位置，实线实线表示波峰，虚表示波峰，虚线线表示波谷，相表示波谷，相邻实线邻实线与虚与虚线间线间的距离的距离为为0.2 m，波速，波速为为1 m/s，在，在图图示范示范围围内可以内可以认为这认为这两列波的振幅均两列波的振幅均为为1 cm，C点是相点是相邻实线邻实线与虚与虚线间线间的中点，的中点，则则()现在学习的是第19页，共50页A图图示示时时刻刻A、B两点的两点的竖竖直高

11、度差直高度差为为2 cmB图图示示时时刻刻C点正点正处处于平衡位置且向水于平衡位置且向水面上运面上运动动CF点到两波源的路程差点到两波源的路程差为为零零D经经0.1 s，A点的位移点的位移为为零零现在学习的是第20页，共50页解析：解析：选选BD.图图示示时时刻点刻点A、B、D振振动动加加强强，A、B间间高度差高度差hAB4A4cm，A、D间间高度差高度差为为零；零；图图示示时时刻点刻点C在水在水面面,根据上下坡法，点根据上下坡法，点C由水面向上运由水面向上运动动;图图示示时时刻刻E、F振振动动减弱减弱,位移位移为为零，到两波零，到两波源的路程差源的路程差为为半波半波长长的奇数倍；波的奇数倍；

12、波长为长为0.4 m，周期，周期现在学习的是第21页，共50页为为0.4 s，经过时间经过时间t0.1 s0.25T，两，两列波的平衡位置列波的平衡位置传传到到A点，点，则则位移位移为为零零现在学习的是第22页，共50页二、多普勒效二、多普勒效应应的成因分析的成因分析1接收接收频频率的率的实质实质：观观察者接收到的察者接收到的频频率率等于等于观观察者在察者在单单位位时间时间内接收到的完全波内接收到的完全波的个数当波以速度的个数当波以速度v通通过过接收者接收者时时，时时间间t内通内通过过的完全波的个数的完全波的个数为为N ，单单位位时间时间内通内通过过接收者的完全波的个数，接收者的完全波的个数，

13、即接收即接收频频率率现在学习的是第23页，共50页2波源不波源不动动：观观察者朝向波源以某一速度察者朝向波源以某一速度运运动动，由于相，由于相对对速度增大而使得速度增大而使得单单位位时间时间内通内通过观过观察者的完全波的个数增多察者的完全波的个数增多,接收接收频频率增大了同理可知，当率增大了同理可知，当观观察者背离波察者背离波源运源运动时动时，接收，接收频频率将减小率将减小现在学习的是第24页，共50页3观观察者不察者不动动：波源朝向：波源朝向观观察者以某察者以某一速度运一速度运动动，由于波，由于波长变长变短，而使得短，而使得单单位位时间时间内通内通过观过观察者的完全波的个数增察者的完全波的个

14、数增多，接收多，接收频频率亦增大率亦增大,同理可知，当波源同理可知，当波源背离背离观观察者运察者运动时动时，接收，接收频频率将减小率将减小现在学习的是第25页，共50页即时应用即时应用2站在火站在火车车站台上的旅客听到路站台上的旅客听到路过过火火车车鸣鸣笛声的音笛声的音调调(注：音注：音调调由由频频率决定率决定,频频率率大大时时音音调调高，高，频频率小率小时时音音调调低低)变变化情况，化情况，以下以下说说法正确的是法正确的是()现在学习的是第26页，共50页A当火当火车进车进站站时时，鸣鸣笛声的音笛声的音调变调变低低B当火当火车进车进站站时时，鸣鸣笛声的音笛声的音调变调变高高C当火当火车车离站

15、离站时时，鸣鸣笛声的音笛声的音调变调变低低D当火当火车车离站离站时时，鸣鸣笛声的音笛声的音调变调变高高现在学习的是第27页，共50页解析：解析：选选BC.根据多普勒效根据多普勒效应应,火火车进车进站站时时,波源向波源向观观察者靠近察者靠近,旅客听到的旅客听到的鸣鸣笛声的音笛声的音调调变变高高;当火当火车车离站离站时时,旅客听到的旅客听到的鸣鸣笛声的笛声的音音调变调变低，故低，故B、C正确正确现在学习的是第28页，共50页题题型型探探究究讲讲练练互互动动(2011高考上海卷高考上海卷)两列两列简谐简谐波沿波沿x轴轴相向而行，波速均相向而行，波速均为为v0.4 m/s，两波，两波源分源分别别位于位

16、于A、B处处，t0时时的波的波波的叠加波的叠加例例1现在学习的是第29页，共50页形如形如图图732所示当所示当t2.5 s时时，M点点的位移的位移为为_cm，N点的位移点的位移为为_cm.图图732现在学习的是第30页，共50页【思路点拨思路点拨】两列波叠加后，各两列波叠加后，各质质点的位点的位移等于两列波各自移等于两列波各自产产生位移的矢量和生位移的矢量和【解析解析】由由图图可知，两列波的波可知，两列波的波长长分分别别为为A0.2 m，B0.4 m，波源的起振方，波源的起振方向都沿向都沿y轴负轴负方向，方向，现在学习的是第31页，共50页现在学习的是第32页，共50页B波使波使M点已振点已

17、振动动的的时间为时间为ttB1.75 s1 TB，引起，引起质质点点M位移位移xB2.0 cm，由波的叠加可知此，由波的叠加可知此时质时质点点M的位移的位移xxAxB2.0 cm.N点位移可用同点位移可用同样样方法判定方法判定【答案答案】20现在学习的是第33页，共50页 加强点、减弱点的判断加强点、减弱点的判断例例2图图733现在学习的是第34页，共50页(满满分分样样板板6分分)(2010高考高考课标课标全国卷全国卷)波源波源S1和和S2振振动动方向相同，方向相同，频频率均率均为为4 Hz，分，分别别置于均匀介置于均匀介质质中中x轴轴上的上的O、A两两点点处处，OA2 m，如，如图图733

18、所示两所示两波源波源产产生的生的简谐简谐横波沿横波沿x轴轴相向相向传传播，波速播，波速为为4 m/s.已知两波源振已知两波源振动动的初始相位相的初始相位相同求：同求：现在学习的是第35页，共50页(1)简谐简谐横波的波横波的波长长；(2)OA间间合振合振动动振幅最小的点的位置振幅最小的点的位置现在学习的是第36页，共50页解题样板规范步骤，该得的分一分不解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！丢！(1)设设波波长为长为，频频率率为为f，波速，波速为为v，则则 ,代入已知数据得代入已知数据得1 m(2分分)(2)以以O为为坐坐标标原点，原点，设设P为为OA间间的任意的任意一点，其坐一点，其坐标为标为

19、x，则则两波源到两波源到P点的波点的波程差程差rx(2x)，0 x2，现在学习的是第37页，共50页其中其中x、r以以m为单为单位位(2分分)合振合振动动振幅最小的点的位置振幅最小的点的位置满满足足r ，k为为整数，整数，联联立以上两式，得立以上两式，得x0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m.(2分分)现在学习的是第38页，共50页 对波的衍射现象的理解对波的衍射现象的理解例例3图图734现在学习的是第39页，共50页如如图图734所示，所示，S是波源，是波源，M、N是两是两挡挡板，其中板，其中M板固定，板固定，N板可以左右移板可以左右移动动两板中两板中间间有一狭有一狭缝缝，

20、此，此时时A点没有明点没有明显显振振动动，为为使使A点点发发生明生明显显振振动动，可采取的方，可采取的方法是法是()现在学习的是第40页，共50页A增大波源振增大波源振动频动频率率B减小波源振减小波源振动频动频率率C将将N板向右平移一些板向右平移一些D将将N板向左平移一些板向左平移一些【思路点思路点拨拨】本本题题要求使要求使A点点处处的波的波动动更明更明显显，即，即应应使使经经狭狭缝发缝发生的衍生的衍现在学习的是第41页，共50页射射现现象更象更显显著，根据著，根据发发生明生明显显衍射衍射现现象象的条件的条件进进行判断行判断【解析解析】当狭当狭缝缝尺寸固定尺寸固定时时，应应使波的波使波的波长变

21、长长变长，根据，根据vf知，波速是一定的，要知，波速是一定的，要使使增大，只有使增大，只有使f减小减小,故故A项错误项错误，B项项正确；当波正确；当波长长一定一定时时，只有使，只有使缝缝的尺寸的尺寸与波与波长长差不多或者比差不多或者比现在学习的是第42页，共50页波波长长更小，故更小，故C项错误项错误，D项项正确正确【答案答案】BD【规规律律总结总结】只有孔的尺寸或障碍物大只有孔的尺寸或障碍物大小跟波小跟波长长相差不多或者比波相差不多或者比波长长小小,衍射衍射现现象象才明才明显显，在，在实际实际中可以改中可以改变变孔的大小或波孔的大小或波长长来来实现这实现这一条件一条件现在学习的是第43页，共

22、50页多普勒效应多普勒效应例例4根据多普勒效根据多普勒效应应，下列，下列说说法中正确法中正确的有的有()A医生医生检查检查身体用的身体用的“B超超”是根据超声是根据超声波的多普勒效波的多普勒效应应制成的制成的现在学习的是第44页，共50页B一位有一位有经验经验的的战战士听到士听到飞飞行的炮行的炮弹弹尖尖叫声越来越尖叫声越来越尖锐锐，判断炮，判断炮弹弹正向他靠近正向他靠近C根据光波的多普勒效根据光波的多普勒效应应，由地球接收，由地球接收到遥到遥远远天体天体发发出的光波的出的光波的频频率越来越小，率越来越小，可以判断此天体正可以判断此天体正远远离地球离地球现在学习的是第45页，共50页D当波源和当

23、波源和观观察者察者间间有相有相对对运运动时动时,观观察者接收到的察者接收到的频频率一定和波源率一定和波源发发出的出的频频率不同率不同【解析解析】超声波超声波检查检查人体人体时时，不同，不同组组织织反射的超声波的量是不同的，从而形反射的超声波的量是不同的，从而形成成B超影像，超影像，A不正确；当波源与不正确；当波源与观观察者察者间间相相对对靠近靠近时时，观观察者感到察者感到频频现在学习的是第46页，共50页率率变变大大,所以听到所以听到飞飞行的炮行的炮弹弹尖叫声越尖叫声越来越尖来越尖锐锐，声音的，声音的频频率增大，可以判断率增大，可以判断炮炮弹弹正向他靠近，正向他靠近，B正确；光波和机械正确；光

24、波和机械波一波一样样，也有多普勒效，也有多普勒效应应，地球接收到遥，地球接收到遥远远天体天体发发出的光波的出的光波的频频率越来越小率越来越小,可以判可以判断此天体正断此天体正远远离地球，离地球，C正确；正确；设设想如果人想如果人绕绕波源做波源做圆圆现在学习的是第47页，共50页周运周运动动，那么，那么，观观察者接收到的察者接收到的频频率和波率和波源源发发出的出的频频率相同，率相同，D不正确不正确【答案答案】BC现在学习的是第48页，共50页知能演练强化闯关知能演练强化闯关现在学习的是第49页，共50页本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放现在学习的是第50页，共50页