3.4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

3.4波的干涉 横州市百合中学 韦衍虎 18276143537 问题导入 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？ 一、波的叠加 v v 两球碰撞，状态改变 两列波相遇呢？ 音乐会，同时听到各种乐器的声音。表明不同的波会同时在介质中传播，在他们相遇后仍能保持各自原来的频率，波长，振幅和传播方向不变。 独立传播原理 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。 观察两列波的传播情况。 演 示 当他们在中间相遇后，彼此穿过，继续传播，播的形状和传播情况都和相遇前一样。 独立传播原理 思考：波相遇的瞬间，质点的振动是什么样的呢？ P 两列波相遇时，每一个质点振动的位移等于两列波单独传播时的位移的矢量和。 叠加原理 y1 y2 y3 y3=y1+y2 A1 A2 A P B 课堂练习 例1：在这个绳波左端波1的振幅是A1，另一端的波2的振幅是A2且AP=PB，则下列哪个选项是正确的（ ）A.两列波同时到达P点B.两列波相遇时，P点的波峰可达（A1+A2）C.两列波相遇后各自保持原来波形独立传播D.两列被相遇时，绳上振幅可达（A1+A2）的质点只有一点 ACD 二、波的干涉 演 示 观察水波的干涉 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。 现象：在两个波源发出波的重叠区域会形成这种条纹相间的情况。 思考：那为什么会形成这种现象呢？ 波峰与波峰相遇的M点 t x1 0 S1 t x2 0 S2 t x 0 叠加一起：M的振幅就是两列波的最大位移的适量和。可以看出它的振动总是最剧烈的，称为加强点。 波峰与波谷相遇的N点 两列波的位移一直是等大反向的。N的位移就一直是零，它的振动总是减弱的，称为减弱点。 t x1 0 S1 t x2 0 S2 t x 0 加强点与减弱点的的分布 3λ 5λ 波程（r）：质点到波源的距离 ∆rM=2λ t x 0 ∆t=2T 2T M点加强点： 加强点：∆r=nλ（n=0.1.2......） 3.5λ 5λ ∆rN=1.5λ ∆t=1.5T t x 0 1.5T N点为减弱点 减弱点： 在这幅图中用实现将加强点连接起来，再用虚线将减弱点连接起来，这样就形成了加强和减弱区。 频率相同,振动方向相同,相差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。 操场上装有很多个相同的扬声器，并且使它们由同一个信号源带动，发出相同频率的声音。当它们同时发声时，若绕操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些地方声音减弱。 做一做 声音的干涉 STSE 噪声会影响我们的日常生活，人们通常在声源处、传播过程中以及人耳处采取措施，以控制噪声。声音是一种波，通过波的干涉能够起到消音的作用。这一原理使我们可以主动出击，通过发出与噪声振幅、频率相同，相位相反的声波来消灭噪声。 主动降噪技术使我们摆脱噪声的困扰，它不仅能够营造安静的生活氛围，而且能够在机场等强噪声场景下保护人们的健康。 主动降噪技术 例2：图表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷。 （1）描述一个周期内M、N两个质点的运动情况。 （2）用空心小圆圈把半个周期后图中具有最大正位移的点标出来，用实心小圆点把半个周期后图中具有最大负位移的点标出来。 （3）把图中比较“平静”的地方用虚线标出来。 课堂练习 解：（1）M质点此判处于波峰，以后一个周期内上下振动，N质点一直处于静止状态（假定两列波的振幅相同）。如果两列波的振幅不相同，N质点还是会有小幅振动。 例3：在图所描述的时刻，M 是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。 （1）随着时间的推移，这个凸起最高的位置在向哪个方向移动？是不是M质点在向那个方向迁移？ M质点在哪个方向上运动？ （2）指出图中哪个位置是凹下最低的位置（只需指出一个）。随着时间的推移，这个凹下最低的位置在向哪个方向移动？ （3）由图中时刻经过 时，M质点的位移有什么特点？ 课堂练习 解：（1）如图所示，凸起的最高点在图中由M向P移动。M点并不随波迁移，而只在垂直于纸面的方向上运动。 P （2）图中K点是凹下最低的位置；凹下最低的位置由K向Q移动。 K