3.4 波的干涉 (1)课件-2024-2025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 第三章 机械波 亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 1 在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成复杂而美丽的图案，这种图案是怎样产生的？ 【新课引入】 池塘中两水波相遇时，会发生什么现象呢？要弄清楚上述问题，我们需要先了解一个现象——波的叠加。 实验演示1：波的叠加 两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。 一、波的叠加 相遇前 开始相遇 相遇中 开始分离 分离后 1、波传播的独立性： 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，好象没有遇到过其他波一样互不干扰. 一、波的叠加 [生活中波的独立传播] 2.波互相叠加原理：在波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动.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 本质：位移的合成 3.加强点和减弱点 一、波的叠加 有些点两列波振动情况完全相同，称为加强点； 减弱叠加： x 0 t A -A 加强叠加： x 0 t A -A 有些点两列波振动情况完全相反，称为减弱点 ★如果两列波振幅相同，则加强点振幅为2A，做大幅度振动，但并不表示始终处于位移最大处；减弱点始终静止不动的，位移为0 例1.两列波在某区域相遇，下列说法正确的是（　　） A．两列波相遇时运动状态互相干扰 B．由于这两列波相遇时叠加，当它们分开时波的频率、振幅都会发生变化 C．这两列波叠加以后一定会产生干涉图样 D．两列波重叠的区域里，任何一点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和 【课堂练习】 D 【观察与讨论】 当两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区域会出现什么现象？ 振动加强 振动加强 振动减弱 振动减弱 这两列波相遇后，在振动着的水面上，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。 【实验现象】 干涉图样的特点： 深入理解 2.振动加强点和振动减弱点是间隔出现。 3.振动加强点是指振幅较大的点，不是位移始终最大。 4.干涉图样中，不只有振动加强的质点和振动减弱的质点,也有既不加强也不是减弱的质点 1.振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。 5.把振动最强的质点连起来，为振动加强区,振动最弱的质点连起来，为振动减弱区；强区和弱区是相互隔开，强弱相间的。 P x1 0 t A1 -A1 振动1： x2 0 t -A2 A2 振动2： P点振动加强（振幅A=A1＋A2） x 0 t A -A 加强叠加： 波的叠加原理解释--振动加强： 干涉加强的解释：如果在某一时刻，在水面上的某一点，两列波叠加时振动方向相同，该点为两列波干涉的加强点。若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，质点的振幅最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，质点的振动最激烈。 S1 S2 加强叠加 Q Q点振动减弱（振幅A=A1-A2） x1 0 t A1 -A1 振动1： 振动2： x2 0 t -A2 A2 减弱叠加： x 0 t A -A A1 > A2 波的叠加原理解释--振动减弱： 干涉减弱的解释：如果在某一时刻，在水面上的某一点在两列波叠加时振动方向相反，该点为两列波干涉的减弱点。若某一点在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 减弱叠加： x 0 t A -A 1.振动加强区的质点振动的振幅为多大？振动减弱区的质点振动的振幅为多大？ 观察与讨论： 新课讲授 2.加强区和减弱区的质点偏离平衡位置的位移始终不变吗？ 3.若两列波的振幅相等，减弱区的质点是否还会离开平衡位置？ 减弱叠加： x 0 t A -A x 0 t A -A 加强叠加： 不是 振幅相等，减弱区质点的位移始终为0，不会离开平衡位置 减弱区质点的振幅 A=│A1-A2│ 加强区质点的振幅 A=A1+A2 4.若两列波的的频率不相同，你认为在相互叠加时，能否出现稳定的相间的加强和减弱区呢？ 5.若两列波的的相位差随时间变化，你认为在相互叠加时，能否出现稳定的相间的加强和减弱区呢？ 观察与讨论： 减弱叠加： x 0 t A -A x 0 t A -A 加强叠加： 若频率不相同，在某些点就不能始终处于加强和减弱 若相位差不恒定，在某些点就不能始终处于加强和减弱 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，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉。 干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。 2.形成稳定干涉图样的条件： (1)两波源的频率相同； (2)相位差恒定； (3)两列波振动方向相同 新课讲授 思考与讨论： 1.S1和S2两波源到加强点M到距离之差与波长有什么关系？ 2.S1和S2两波源到其他加强点到距离之差与波长有什么关系？你从中可以发现什么样的规律？ 若两个波源的振动频率和振动步调相同，加强点与两个波源的距离差： △S=S1-S2=2n •λ/2 ( n=0，±1，±2，±3……） 振动加强点满足的条件 新课讲授 思考与讨论： 1.S1和S2两波源到减弱点N到距离之差与波长有什么关系？ 2.S1和S2两波源到其他加强点到距离只差与波长有什么关系？你从中可以发现什么样的规律？ 若两个波源的振动频率和振动步调相同，减弱点与两个波源的距离差： △S=S1-S2=（2n+1）• λ/2 ( n=0，±1，±2，±3……） 振动减弱点满足的条件 3.振动加强点和减弱点满足的条件： 若两个波源的振动频率和振动步调相同 (1)加强点与两个波源的距离差： （n=0，±1，±2，±3……） (2)减弱点与两个波源的距离差： （n=0，±1，±2，±3……） 加强点与两个波源的距离差是半波偶数的整数倍 减弱点与两个波源的距离差是半波奇数的整数倍 若两个波源的振动频率和振动步调相反 (1)减弱点与两个波源的距离差： （n=0，±1，±2，±3……） (2)加强点与两个波源的距离差： （n=0，±1，±2，±3……） 减弱点与两个波源的距离差是半波偶数的整数倍 加强点与两个波源的距离差是半波奇数的整数倍 4.一切波都能发生干涉和衍射现象。干涉和衍射是波特有的现象。 练习2.关于波的干涉与衍射，下列说法正确的是（   ） A．频率不同的两列波在相遇的区域内叠加时能发生干涉现象 B．几个人在同一间房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干涉 C．衍射和干涉都是只有横波才有的现象 D．波长比障碍物或孔的宽度大得多时，衍射现象不明显 【基础练习】 B 练习3.两列相干波在空间相遇，以下说法正确的是（　　） A．振动加强区域内的介质质点的位移始终最大 B．振动减弱区域内的介质质点的振幅随时间变化 C．振动加强区域内的介质质点某时刻可以处于平衡位置 D．振动加强区域内的介质质点，在任何时刻一定比振动减弱区域内的介质质点位移大 【基础练习】 C 练习4.如图所示为某一时刻波源S1、S2在水槽中形成的水波，其中一条线表示波峰，另一条虚线表示波谷，已知两列波的频率相同，振幅相同，则下列说法不正确的是（　　） A．这两列波的波长相同，在两波相遇的区域中会产生干涉 B．从此刻再经过T/4，a、b、c、d四点的位移均为零 C．a、c、d三点的振动始终加强，b点的振动始终减弱 D．a、c、d三点位移始终最大，等于两列波的振幅之和 D 练习5（多选）如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1后、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（ ） CD 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 【能力提升】 【课堂总结】 波的干涉 波的叠加 波传播的独立性：几列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。 波的叠加原理：在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，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。 波的干涉 定义：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。 加强点满足的条件： 减弱点满足的条件： Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $$