内容正文:
第三章 机械波
1
5.波的干涉与衍射
2
1.理解波的叠加原理。2.认识波的干涉现象,知道波产生干涉现象的条件,理解干涉现象中振动加强与减弱的含义。3.认识波的衍射现象,知道波发生明显衍射现象的条件。
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4
保持着
同时
矢量和
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频率相同
加强
减弱
保持不变
频率
波长
障碍物
相差不多
小
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1.判一判
(1)两列波相遇后各自的波形和传播方向与相遇前完全相同。( )
(2)在两列波相遇区域,任一质点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和。( )
(3)两列波相遇后振幅小的一列波将减弱,振幅大的一列波将加强。( )
(4)两列波发生干涉时,振动加强的位置和减弱的位置是不变的。( )
√
×
√
√
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(5)在振动减弱的区域,各质点都处于波谷。( )
(6)在振动加强的区域,有时质点的位移等于零。( )
(7)任意两列波都能产生稳定的干涉图样。( )
(8)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时,才会发生衍射现象。( )
(9)当小孔大小一定时,波的频率越大,衍射现象越明显。( )
√
×
×
×
×
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提示
2.想一想
(1)当教室内乐队合奏时,我们听到的某种乐器的声音是否受到其他乐器影响而与这种乐器独奏时发出的声音不同?你能用学到的物理知识解释这是为什么吗?
提示:没有不同。这是因为波具有独立传播的特性,几列波相遇时能够保持各自的波长、频率等运动特征不变,继续传播。
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提示
(2)如图所示,操场中两根竖直杆上各有一个扬声器,接在同一扩音机上,一位同学沿着AB方向走来,结果他听到的声音忽强忽弱,这属于什么物理现象?
提示 :波的干涉现象。
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11
探究1 波的叠加原理
仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。
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提示
活动1:在一个水盆中,用滴管分别在两处滴几滴水,激起不同的水波,如图甲所示,观察两列水波相遇时发生的现象。它们相遇后的传播状态怎样?形状是否改变?
提示:由水滴激起的两列水波相遇后相互穿过,穿过后仍然保持各自的运动状态继续传播,彼此之间好像未曾相遇。
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提示
活动2:如图乙所示,是根据实验观测绘制的1、2两列波相遇时的波形。图乙中两列波重叠区域质点的位移有什么规律?
活动3:图乙中两组图有什么不同?
提示:在它们重叠的区域里,介质中的质点同时参与这两列波引起的振动,质点的位移等于这两列波单独传播时引起的振动位移的矢量和。
提示:图乙(a)中两列波相遇时振动加强,合振幅增大;(b)中两列波相遇时振动减弱,合振幅减小。
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1.波的独立传播
几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播,即各自的波长、频率等保持不变,不因其他波的存在而受影响。
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2.波的叠加
在几列波重叠的区域里,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。
在几列波重叠的区域里,不仅仅是位移,速度、加速度都等于这几列波分别引起的速度、加速度的矢量和。波的叠加原理描述的是介质中质点的运动情况,即介质中每个质点的运动是各列波在该点引起的运动的矢量和。
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例1 (多选)如图所示,波源S1在绳的左端
发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a,同时另
一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2
的半个波形b,且f1<f2,P为两个波源连线的中点。已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定。下列说法正确的是( )
A.两列波比较,a波将先到达P点
B.两列波在P点叠加时,P点的位移最大可达A1+A2
C.b的波峰到达P点时,a的波峰还没有到达P点
D.两列波相遇时,绳上位移可达A1+A2的点只有一个,此点在P点的左侧
答案
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(1)两列波在P点叠加时,P点处质点的运动情况如何?
(2)两列波相遇时,质点的位移怎么计算?
提示:该处质点同时参与两列波在该点引起的振动。
提示:质点的位移等于这两列波单独传播时引起的位移的矢量和。
提示
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规范解答
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规律点拨 波的叠加原理的应用
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