3.4 波的干涉 课件 -2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

3.4波的干涉 课堂引入 在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案。这种图案是怎样产生的？ 问题： ？ 一、波的叠加 在介质中常常有几列波同时传播。两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变各自的运动特征呢？ 演示：观察波的叠加现象 在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，在绳上分别产生相向传播的两列波（图甲）。观察两列波的传播情况（图 ）。 波的叠加 一、波的叠加 观察波的叠加现象 一、波的叠加 一、波的叠加 可以发现，两列波在彼此相遇并穿过后，波的形状和相遇前一样，传播的情形也和相遇前一样（图 3.4-1 戊） 生活中常见的水波也是如此，两列水波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，继续传播，就像没有跟另一列水波相遇一样。 一、波的叠加 事实表明，几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质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传播时引起的位移的矢量和（图 3.4-1 丙） “保持各自的运动特征”指的是各自的波长、频率等保持不变，不因其他波的存在而受影响。 一、波的叠加 例1.从一条弦线的两端，各发生一如图甲所示的横脉冲，它们均沿弦线传播，速度相等，传播方向相反，在它们传播的过程中，可能出现的脉冲波形是图乙中的（ ） 图甲 图乙 ABD 二、波的干涉 两列周期相同的波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？我们先观察，然后再作解释。 演示：观察水波的干涉 说明：水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源。这两个波源发出的是频率相同的波。两列波的振动方向也相同，水面质点的振动都沿上下方向。由于两根细杆是同步振动的，所以它们振动的相位差保持不变（总是0）。 二、波的干涉 水波干涉图样 水波干涉俯视图样 二、波的干涉 二、波的干涉 振动加强 振动减弱 这两列波相遇后，在它们重叠的区域形成如图所示的图样：水面上出现了一条条相对平静的区域和激烈振动的区域，这两类区域在水面上的位置是稳定不变的。 二、波的干涉 怎样解释上面观察到的现象呢？ 1．波的干涉： （1）概念： 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做的干涉。 二、波的干涉 二、波的干涉 x1 0 t x2 0 t x 0 t P点振动加强（振幅为A1＋A2） 问：振动加强点一直处于波峰吗？ 振动加强点不是一直处于波峰位置，该加强点在振动，有时在平衡位置，有时在波谷，只是振幅比单列波引起的振幅大 P 二、波的干涉 二、波的干涉 P Q Ｑ点振动减弱（振幅为｜A1－A2｜） x1 0 t x2 0 t x 0 t 问：振动减弱点一直处于波谷或平衡位置吗？ 如果两振源振幅相同，则振动减弱点一直处于平衡位置，一动不动，合振动的振幅为0 x1 0 t x2 0 t x 0 t Q Ｑ点不振动（振幅为零） 二、波的干涉 二、波的干涉 P Q Ｑ点振动减弱（振幅为｜A1－A2｜） x1 0 t x2 0 t x 0 t 如果两振源振幅不相同，该减弱点在振动，有时在平衡位置，有时在波峰，有时在波谷，只是振幅比单列波引起的振幅小。 二、波的干涉 二、波的干涉 如图，用两组同心圆表示从波源发出的两列波，细实线圆表示波峰，细虚线圆表示波谷。相邻细实线圆与细虚线圆间的 距离等于半个波长，相邻细实线圆间、相邻细虚线圆间的距离均等于一个波长。 二、波的干涉 如果在某一时刻，一列波的波峰与另一列波的波峰在水面上的某点（例如图中的a点）相遇，也就是说，两列波在这里引起的振动的相位相同，那么经过半个周期，一定是波谷与波谷在这里相遇。 二、波的干涉 波峰与波峰相遇时，质点向上的位移最大，等于两列波的振幅之和；波谷与波谷相遇时，质点的位移尽管是向下的，但也是最大，也等于两列波的振幅之和。又由于两列波在这点的相位差保持不变，因此，在这一点，两列波引起的振动总是相互加强的，质点的振幅最大。 二、波的干涉 如果在某一时刻，两列波的波峰与波谷在水面上的某点（例如图中的b点）相遇，也就是说，两列波在这里引起的振动的相位相反，相互削弱；经过半个周期，变成波谷与波峰在这里相遇，两列波在这一点引起的振动仍然相互削弱。 二、波的干涉 又由于两列波在这点的相位差保持不变，所以它们在这点引起的振动总是相互削弱的。振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点的位移之和就总等于0 二、波的干涉 在图中，细实线圆与细实线圆的交点或者细虚线圆与细虚线圆的交点，是振动的加强区，它们连成的区域用粗实线画出；细实线圆与细虚线圆的交点为振动的减弱区，它们连成的区域用