3.4波的干涉-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第一册）

第三章 机械波 第四节 波的干涉 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 了解波的叠加原理、掌握波的干涉现象及产生的条件。 科学思维 学会分析波的干涉中振动加强点和减弱点的振动情况。 科学探究 经历探究波的干涉现象现象产生的过程。 科学态度与责任 会应用波的干涉效应解释生活中相关的现象。 知识点一　波的叠加原理 两列波相遇时，波形会发生变化；相遇后，这两列波又保持原来各自的形态继续传播．大量研究表明，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(波长、频率、振幅等)不变并继续传播，就像没有与其他波相遇过一样．在相遇的区域里，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在该处引起的位移的矢量和，这在物理学中称为波的叠加原理。 知识点二　波的干涉 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、稳定分布的现象称为波的干涉。 2.干涉图样：波的干涉中所形成的图样，如图所示。 3.干涉条件：波的频率和振动方向相同。 4.一切波都能发生干涉，干涉现象是波的重要特征之一。 知识点三　波的干涉与叠加的关系 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.波的干涉是有条件的，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。 知识点四　波的干涉图样特征 1.加强区和减弱区的位置固定不变。 2.加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)。 3.加强区与减弱区互相间隔。 知识点五 振动加强点和振动减弱点的判断 1.条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两列波叠加时，设点到两波源的路程差为Δr，当Δr＝|r2－r1|＝nλ(n＝0，1，2，…)时为振动加强点；当Δr＝|r2－r1|＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)时为振动减弱点。若两波源振动步调相反，则上述结论相反。 2.现象判断法：若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷相遇，该点为振动加强点，若总是波峰与波谷相遇，则为振动减弱点。 易错易混点1.波的独立性和叠加性的应用 易错易混点辨析： 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。 2.波的叠加 波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大，两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。 例1.(多选)一个波源在绳的左端发出一个凸起①，频率为f1，振幅为A1；同时另一波源在绳的右端发出一个凸起②，频率为f2，振幅为A2，且f1<f2，P为两波源连线的中点，如图所示，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.两列波同时到达波源的中点P B.两列波相遇时，P点的波峰值可达A1＋A2 C.两列波相遇时，绳上波峰值可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点左侧 D.两列波相遇后，各自仍保持原来的波形独立传播 思路点拨：(1)在同一介质中两列波的波速是相同的。 (2)两列波同时到达P点时，P点位移仍为零，此后开始振动起来，位移增大。 (3)两列波同时传播到P点，两列波的波速相同，波①的波长大，根据v＝得，波①的周期大，故波②的波峰先到P点，它们的波峰相遇在P点左侧。 解析：选ACD。波的传播具有独立性，两列波同时传到P点，使P点开始振动，但并非波峰同时传播到P点，如图所示两列波的波长不同，所以当两列波同时传播到P点时，两波峰距P点的距离并不相同，波长较小的波的波峰先到达P点，而两波峰同时到达的位置在该时刻两波峰的中间(图中的O点)，故B项错误，A、C、D正确。 例2.(多选)下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是(　　) A.相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强 B.相遇之后，两列波的振动情况与相遇前完全相同 C.在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别在该点引起的位移的矢量和 D.相遇之后，振动加强区域内质点的位移始终最大 解析：选BC。A错，B对：波在相遇时独立传播，互不影响。C对：根据波的叠加原理，在两列波相遇区域振动位移等于两列波分别引起振动的位移的矢量和。D错：振动加强点只是振幅加大，仍在平衡位置附近振动，位移是变化的。 易错易混点2.对波的干涉的理解和应用 易错易混点辨析： 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。稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类