3.4波的干涉 课件-2023-2024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 波的干涉 典型例题 波的叠加 目录 CONTENTS 1 2 3 波的反射 规律 ：1．入射波波线反射波波线和法线在同一平面内． ２．反射角等于入射角． 　 定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。 ｛ ｛ 规律： 定义：波从一种介质射入另一种介质时，传播方向会发生改变，这种现象叫波的折射。 ｛ 波的折射 １．入射波波线折射波波线和法线在同一平面内． ２． ｛ 波的衍射 ｛ 定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象 规律：波能偏离直线而传播到直线传播以外的空间 知识回顾： 3 波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。 只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。 发生明显衍射现象的条件： 知识回顾： 4 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？ 5 一、波的叠加 6 一、波的叠加 1.波的独立传播原理：几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过一样，互不干扰. 7 2.波叠加原理： 在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所引起的振动，质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。 一、波的叠加 二、波的干涉 现象： 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。 10 二、波的干涉 1.波的干涉： 频率相同,振动方向相同,相位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。 水波干涉图样 水波干涉俯视图样 11 注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波的特有现象。 (1)两波源的频率相同。 (2)振动方向相同。 (3)相位差恒定。 2、产生干涉图样的条件 12 3、干涉加强的解释：如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈。 S1 S2 13 4、干涉减弱的解释：如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静 S1 S2 14 假设在两列波的叠加区域有一个P点，它到两列波源的距离分别为PS1、PS2，两列波的波长为 5、干涉加强点和减弱点的位置： 振动加强点的位置： P点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍，半个波长的偶数倍。 振动减弱点的位置： P点到两列波的波源的距离差等于半个波长的奇数倍。 把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区；相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减弱区．振动加强区和振动减弱区是相互隔开的。 波峰与波峰相遇,振动加强 波谷与波谷相遇,振动加强 波峰与波谷相遇,振动减弱 16 小结： 1．波的叠加 (1)波的独立传播：两列波在彼此相遇并穿过后，仍然保持各自的运动特征，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，介质中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。 17 小结： 2．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的现象。(2)稳定干涉条件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)一切波都能够发生干涉，干涉是波特有的现象。 18 练一练： 1. 3.4-6 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 19 练一练： 2. 在图 3.4-6 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 0.25T 时，M 质点的位移 有什么特点？ 20 练一练： 3. 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都会发出噪声，图 3.4-7 所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。波长为 λ 的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成上下两束波，这两束声波在b处相遇时可削弱噪声。试说明该消声器的工作原理及要达到良好的消声效果必须满足的条件。 21 练一练： 4.波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中的A、B两点处，AB＝1.2m，如图所示。两波源产生的简谐横波沿直线AB相向传播，波速为4m/s。已知两波源振动的初始相位相同，求A、B间合振动振幅最小的点的位置。 22 感谢倾听 23 Lavf58.12.100 $$