第三章 4 波的干涉-2022-2023学年高二新教材物理选择性必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）

4　波的干涉 [学习目标]　1.理解波的叠加原理，会根据波的叠加原理判断振动加强点和振动减弱点.2.知道形成稳定干涉图样的条件，认识干涉图样.3.能利用波的干涉现象解释有关物理现象． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、波的叠加 1．波的独立传播：两列波在彼此相遇并穿过后，仍然保持各自的波长、频率等运动特征不变，继续传播． 2．波的叠加原理： 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． 二、波的干涉 1．定义 频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫波的干涉． 2．干涉条件 (1)两列波的频率必须相同． (2)两个波源的相位差必须保持不变． 3．干涉的普遍性 一切波在一定条件下都能够发生干涉，干涉是波特有的现象． 1．判断下列说法的正误． (1)两列波相遇并彼此穿过后各自的振动特点会受到影响．(　×　) (2)两列波叠加时，质点的位移一定增大．(　×　) (3)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．(　√　) (4)只有频率相同的两列波才可以叠加．(　×　) (5)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷．(　×　) 2.两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2，产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图所示的干涉图样，图样中实线表示波峰，虚线表示波谷，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是________，振动减弱的点是________． 答案　A、B　C 解析　由题图可知A点为波峰与波峰相遇，是振动加强点；B点是波谷与波谷相遇，是振动加强点；C点是波峰与波谷相遇，是振动减弱点． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、波的叠加 导学探究 (1)两个同学分别抓住绳子的两端，各自向上抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传播的波．①两列波相遇时凸起的高度有什么变化？②两列波相遇并穿过后是否还保持原来的运动状态继续传播？ (2)当教室内乐队合奏时，我们听到的某种乐器的声音与这种乐器独奏时发出的声音是否相同？这种声音是否受到了其他乐器的影响？ 答案　(1)①相遇时凸起的高度比原来的两个更大一些．②两列波相遇后仍然保持原来各自的运动状态继续传播，并没有受到另一列波的影响 (2)相同，没有受到其他乐器的影响 知识深化 1．波的独立传播特性：几列波相遇时各自的波长、频率等运动特征保持不变，不受其他波的影响． 2．波的叠加原理：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． 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(图中未画出)．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　CD 解析　因两列波波速相等，故两列波能同时到达P点，A错误；因f1<f2，由λ＝可知，λ1>λ2，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应在P点左侧相遇，此位置对应的位移为A1＋A2，位移最大，综上所述，B错误，C、D正确． 针对训练1　(多选)在同一均匀介质中，有A、B两列波(均只有半个波形)相向传播，波速大小相同，振幅分别为A1、A2，某时刻的波形和位置如图所示，则下列说法正确的有(　　) A．两列波在传播到x＝6 m处开始相遇 B．两列波在传播到x＝6.5 m处开始相遇 C．x＝6 m的质点在振动过程中最大位移大小为A1＋A2 D．x＝6.5 m的质点在振动过程中最大位移大小为A1＋A2 答案　AD 解析　因为两列波速度相同，故两列波通过的路程相同，都传播了3 m，所以在x＝6 m处相遇，x＝6.5 m的点正好是波峰和波峰相遇叠加，在振动过程中最大位移大小为A1＋A2，A、D正确． 二、波的干涉 导学探究 如图所示，与振动发生器相连的两个小球，在振动发生器的带动下上下振动，形成两个振动频率和振动步调相同的波源，在水面上形成两列步调、频率相同的波，两列波在水面上相遇时，能观察到什么现象？如果改变其中一个小球振动的快慢，还会形成这种现象吗？ 答案　在水面上出现一条条从两个波源中间伸展开的相对平静的区域和剧烈振动的区域．改变其中一个