第三章 第3节 第4节 多普勒效应及其应用-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步核心辅导与测评（鲁科版）

第3节　波的干涉和衍射 第4节　多普勒效应及其应用 核心素养要求 核心素养呈现 1.理解波的叠加原理. 2.知道什么是波的干涉现象及其产生的条件. 3.知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射的条件. 4.知道干涉、衍射是波所特有的现象，并能解释有关问题. 5.了解什么是多普勒效应及其产生的原因和应用. 　波的叠加原理 1．波的独立传播 几列波在介质中传播，相遇后仍能保持各自原有的运动特征不变并继续传播． 2．波的叠加原理 在几列波相遇的区域里，介质中的质点同时参加相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列单独存在时引起的位移的矢量和． (1)相遇后振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强．(×) (2)相遇后两列波各自的波形和传播方向与相遇前完全相同．(√) (3)几个人在同一房间说话，相互都听得清楚说明波在相遇时互不干扰．(√) 　 波的干涉现象 1．定义：振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象． 2．干涉图样及其特点 (1)干涉图样：如图所示． (2)特点 ①加强区与减弱区互相间隔，稳定存在． ②加强区始终加强，减弱区始终减弱． 3．干涉条件：频率和振动方向相同的波． 4．干涉现象是波的重要特征之一． 有人说在波的干涉现象中，加强点就是位移始终最大的点，减弱点就是位移始终为零的点，这种说法对吗？ 提示：这种说法不正确．在干涉图样中的加强点是以两列波的振幅之和为振幅做振动的点，某一瞬时振动位移可能是零．同理，减弱点是以两列波的振幅之差为振幅做振动的点，它的位移不一定始终为零． 　波的衍射现象 1．定义：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象，称为波的衍射． 2．发生明显衍射现象的条件：障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小． 3．衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射． (1)孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象．(×) (2)衍射是波的特有现象．(√) (3)当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不大时，有明显的衍射现象．(√) 　多普勒效应及其应用 1．多普勒效应：因波源与观察者之间有相对运动而使观察者接收到的波的频率发生变化的现象． 2．多普勒效应产生的原因 (1)波源与观测者没有发生相对运动时，观测者接收到的波的频率不变，即等于波源的频率． (2)当波源与观测者相互靠近时，观察者接收到的波的频率增大． (3)当波源与观测者相互远离时，观察者接收到的波的频率减小． 3．多普勒效应的应用 (1)测量汽车速度 测速仪向行进中的汽车发射某个频率的无线电波，无线电波遇到车辆发生反射，车辆相当于反射波的波源，测速仪接收反射波，通过分析反射波的频率就可显示出车辆的行驶速度． (2)医学诊断 向人体组织发射高频率的超声波，再根据接收的反射超声波频率变化来测定心脏跳动、血管血流快慢等情况，依此对病变做出诊断． (1)声源与观察者相互靠近时，声源的频率增大．(×) (2)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定会发生多普勒效应．(×) (3)火车的音调越来越高，说明火车正从远处靠近观察者．(√) 　波的叠加与波的干涉的理解 [思 考 探 究] 如图水波干涉的实验，认真观察现象，发现两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区域里出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开． (1)通过上图的观察可以看出干涉有什么特征吗？ 提示：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． (2)在波的干涉中，振动加强的点和振动减弱的点的振动情况是怎样的？ 提示：在波的干涉中，振动加强的点是指两列波在该点的振动方向始终相同，因而使该点以两列波的振幅之和作为新的振幅做简谐运动；而振动减弱的点是指两列波在该点的振动方向始终相反，因而使该点以两列波的振幅之差作为新的振幅做简谐运动． [思 维 深 化] 波的干涉与波的叠加 (1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加，但干涉必须是满足一定条件的两列波叠加后形成的现象． (2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象． 　(多选)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(　　) A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱 B．e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间 C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换 D．经半个周期后，原来位于波峰的