波的干涉衍射、多普勒效应精选文档.ppt

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1、波的干涉衍射、多普勒效应本讲稿第一页，共十六页 两束叠加的波在交迭区域某些点处振幅始终最大，另一些位置两束叠加的波在交迭区域某些点处振幅始终最大，另一些位置振幅始终最小，而其它位置，振动的强弱介乎二者之间，保持不变振幅始终最小，而其它位置，振动的强弱介乎二者之间，保持不变.称这种稳定的叠加称为称这种稳定的叠加称为干涉干涉现象现象.3.波的干涉波的干涉4.干涉干涉条件条件:两波源具有相同的频率两波源具有相同的频率;具有恒定的相位差。具有恒定的相位差。振动方向相同；振动方向相同；满足相干条件的波叫满足相干条件的波叫相干波相干波,波源叫波源叫相干波源相干波源,叠加叫叠加叫相干叠加相干叠加.本讲稿第二

2、页，共十六页本讲稿第三页，共十六页干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件：件：最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即即=n最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即即根据以上分析，在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加根据以上分析，在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。强；振动减弱点始终减弱。至于至于“波峰和波峰叠加得到振动加强点波峰和波峰叠加得到振动加强点”，“波谷和波谷和波谷叠加也得到振动加强点波谷叠

3、加也得到振动加强点”，“波峰和波谷叠加得波峰和波谷叠加得到振动减弱点到振动减弱点”这些都只是充分条件，不是必要条件。这些都只是充分条件，不是必要条件。本讲稿第四页，共十六页驻波的形成驻波的形成 驻波驻波 沿相反方向传播的两列等幅相干波的叠加沿相反方向传播的两列等幅相干波的叠加.驻波驻波动画演示动画演示本讲稿第五页，共十六页二、波的衍射二、波的衍射波可以绕过障碍物继续传播的现象叫波的衍射。波可以绕过障碍物继续传播的现象叫波的衍射。发生明显衍射的条件是：发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸和波长可障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或比波长小。以相比或比波长小。一切波都能发生反射、折射、干涉、衍射。一

4、切波都能发生反射、折射、干涉、衍射。干涉和衍射，是波特有的性质。干涉和衍射，是波特有的性质。本讲稿第六页，共十六页 1声波属于机械波。下列有关声波的描述中正确的是声波属于机械波。下列有关声波的描述中正确的是（）A同一列声波在各种介质中的波长是相同的同一列声波在各种介质中的波长是相同的B声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快C声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射D人能辨别不同乐器同时发出的声音，证明声波不人能辨别不同乐器同时发出的声音，证明声波不会发生干涉会发生干涉C本讲稿第七页，共十六页2.关于电磁场和电磁波

5、关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是下列说法正确的是:()A.电磁波是横波电磁波是横波B.电磁波的传播需要介质电磁波的传播需要介质C.电磁波能产生干涉和衍射现象电磁波能产生干涉和衍射现象D.电磁波中电场和磁场的方向处处垂直电磁波中电场和磁场的方向处处垂直A C D3A.如图所示，实线表示两个相干波源如图所示，实线表示两个相干波源S1、S2发出的波的波发出的波的波峰位置，则图中的点为振动加强的位置，图中峰位置，则图中的点为振动加强的位置，图中的点为振动减弱的位置的点为振动减弱的位置ba本讲稿第八页，共十六页 4如图示，是振动情况完全相同的两个机械波波源，振幅为如图示，是振动情况完全相同的两个机械

6、波波源，振幅为A，a、b、c三点位于三点位于S1、S2连线的中垂线上，且连线的中垂线上，且ab=bc，某时刻某时刻a是两列波的波峰相遇点，则是两列波的波峰相遇点，则 （）A.a处质点的位移始终为处质点的位移始终为2AB.c处质点的位移始终为处质点的位移始终为-2AC.b处质点的振幅为处质点的振幅为2AD.c处质点的振幅为处质点的振幅为2AcabS2S1解：解：某时刻某时刻a是两列波的波峰相遇点，则是两列波的波峰相遇点，则abc直线上各点的直线上各点的振动都加强，所以振动都加强，所以abc各点的振幅为各点的振幅为2A，但是振动加强并不是位移始终为但是振动加强并不是位移始终为2A，而是其位移等，而

7、是其位移等于两列波的位移之和。于两列波的位移之和。C D本讲稿第九页，共十六页 6 A、B两两波波相相向向而而行行，在在某某时时刻刻的的波波形形与与位位置置如如图图所所示示.已已知知波波的的传传播播速速度度为为v，图图中中标标尺尺每每格格长长度度为为l，在在图图中中画画出又经过出又经过t=7l/v 时的波形时的波形.BAl解解：经过经过t=7l/v 时，波传播的距离为时，波传播的距离为x=vt=7l 即两波分别向中间平移即两波分别向中间平移7格，如图示虚线所示：格，如图示虚线所示：由波的叠加原理，作出合位移的波形如图蓝线所示由波的叠加原理，作出合位移的波形如图蓝线所示本讲稿第十页，共十六页三三

8、.声波和多普勒效应声波和多普勒效应1.声源的振动在介质中的传播形成声波。声源的振动在介质中的传播形成声波。2.声波是纵波。声波是纵波。3.声波在空气中的传播速度大约为声波在空气中的传播速度大约为340m/s，随温度的升，随温度的升高而略有增大。高而略有增大。4.多普勒效应多普勒效应 由于波源和观察者有相对运动，使观察者接收频率由于波源和观察者有相对运动，使观察者接收频率发生变化的现象叫多普勒效应。发生变化的现象叫多普勒效应。波源和观察者相互接近波源和观察者相互接近,观察者接收到的频率增大观察者接收到的频率增大;二者远二者远离时离时,观察者接收到的频率减小。观察者接收到的频率减小。本讲稿第十一页

9、，共十六页波源的频率与观察者接收的频率波源的频率与观察者接收的频率(1)波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数.(2)观察者接收到的频率等于观察者单位时间内接收到完全波的个数观察者接收到的频率等于观察者单位时间内接收到完全波的个数.当波源和观察者相对于介质均为静止的情况下当波源和观察者相对于介质均为静止的情况下,波源的频率和观察者接波源的频率和观察者接收到的频率是相同的收到的频率是相同的.本讲稿第十二页，共十六页频频率率一一定定的的波波源源在在空空气气中中向向静静止止的的的的接接收收器器匀匀速速运运动动，以以u表表示示声声源源的的速速度度，

10、V表表示示声声波波的的速速度度（uV）,表表示示接接收收器器收收到到的的频频率率。若若u增增大大，则则 ()A增大，增大，V增大增大 B增大，增大，V不变不变C不变，不变，V增大增大 D减小，减小，V不变不变B本讲稿第十三页，共十六页 15.如如图图所所示示，声声源源S和和观观察察者者A都都沿沿x轴轴正正方方向向运运动动，相相对对于于地地面面的的速速率率分分别别为为 vs 和和 vA 空空气气中中声声音音传传播播的的速率为速率为 vp,设设 vs vp,vA vp,空气相对于地面没有流动空气相对于地面没有流动（1）若若声声源源相相继继发发出出两两个个声声信信号号时时间间间间隔隔为为t,请请根根

11、据据发发出出的的这这两两个个声声信信号号从从声声源源传传播播到到观观察察者者的的过过程程确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔t（2）请请利利用用(1)的的结结果果，推推导导此此情情形形下下观观察察者者接接收收到到的声波频率与声源发出的声波频率间的声波频率与声源发出的声波频率间的关系式的关系式SvAvsxA本讲稿第十四页，共十六页解解：（1）设设 t1、t2为为声声源源S发发出出两两个个信信号号的的时时刻刻，、为为观察者接收到两个信号的时刻。观察者接收到两个信号的时刻。则第一个信号经过则第一个信号经过(t1)时间被观察者时间被观察者A接收到，接收到，第二个

12、信号经过第二个信号经过(t2)时间被观察者时间被观察者A接收到。接收到。且且 t2 t1=t 设声源发出第一个信号时，设声源发出第一个信号时，S、A两点间的距离为两点间的距离为L，两个声信号，两个声信号从声源传播到观察者的从声源传播到观察者的过程中，它们运动的距离关系过程中，它们运动的距离关系如图所示，可得如图所示，可得Svp(t1-t1)ALt1t1t1vA(t1-t1)Svp(t2-t2)ALt1t1t2vA(t2-t1)t2vst由以上各式，得由以上各式，得 题目题目下页下页本讲稿第十五页，共十六页（2）设设声声源源发发出出声声波波的的振振动动周周期期为为T，这这样样，由由以以上上结结论，观察者接收到的声波振动的周期论，观察者接收到的声波振动的周期T为为 由此可得，观察者接收到的声波频率与声源发出声由此可得，观察者接收到的声波频率与声源发出声波频率间的关系为波频率间的关系为 题目题目上页上页本讲稿第十六页，共十六页