3.4波的干涉 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

第三章 机械波 第4节 波的干涉 ——身正心定 闳中博学—— 人教版（2019） 物理（选择性必修第一册） 张二朝 学习目标 1. 了解波的叠加原理，了解波的叠加过程中质点的合位移。 2. 从振动角度认识振动加强区域和减弱区域。 3. 知道干涉现象是波特有的现象，了解波发生稳定干涉的条件。 课堂引入 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？ 一、波的叠加 思考：在介质中常常有几列波同时传播。两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变各自的运动特征呢？ 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. 红绿光束空间交叉相遇(红是红、绿是绿，…) 听乐队演奏(仍可辨出不同乐器的音色、旋律) 空中无线电波很多(仍能分别接收各个电台) 会议室内声音特响（仍能区分出每一个人的说话声音） 生活实例 一、波的叠加 思考：两列周期相同的波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？ 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 演示实验：观察水波的干涉，试着描述看到的现象？ 二、波的干涉 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。 两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开。 用实线表示波峰，虚线表示波谷。试着判断哪些地方振动加强，哪些地方振动减弱 二、波的干涉 思考：振动加强的地方是不是始终加强？振动减弱的地方是不是始终减弱？ 二、波的干涉 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，质点的振幅最大，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。 二、波的干涉 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。 二、波的干涉 思考与讨论： 1.振动加强区质点的振幅为多大？振动减弱区质点的振幅为多大？ 2.加强区和减弱区的质点偏离平衡位置的位移随时间变化吗？ 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？ 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？ 二、波的干涉 1.定义：两列波叠加，使某些区域振动始终加强，某些区域振动始终减弱，振动加强和减弱的区域相互隔开的现象，所形成的图样称为干涉图样。 2、形成稳定干涉图样的条件 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。 二、波的干涉 二、波的干涉 (1)振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。 (2)加强区和减弱区互相间隔。 (3)振动加强点的振幅是最大的，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。 3、干涉图样的特点 二、波的干涉 4、加强点和减弱点的分布规律 1.S1和S2两波源到加强点的距离差与波长有什么关系？ 2.S1和S2两波源到减弱点的距离差与波长有什么关系？ 二、波的干涉 4、加强点和减弱点的分布规律 (1)若P点为振动加强点： （n = 0,1,2,……） 则P点到两波源的距离差等于波长的整数倍或半个波长的偶数倍。 (2)若P点为振动减弱点： 则P点到两波源的距离差等于半个波长的奇数倍。 （n = 0,1,2,……） 二、波的干涉 二、波的干涉 演示实验：声音的干涉 二、波的干涉 STSE:主动降噪技术 练一练 1.思考判断 (1)任意两列波都能产生稳定干涉现象。( ) (2)发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同。( ) (3)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷。( ) (4)在振动加强的区域，有时质点的位移等于零。( ) (5)能产生稳定干涉图样的两列波叠加时，振动加强的位置和减弱的位置是不变的。( ) × × √ √ √ 练一练 2.两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇．下列说法正确的是(　　) A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2| B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2 C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移 D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅 AD 练一练 3. (多选)如图所示,S1、S2是两个振动完全相同的相干波源,其中实线表示波峰,虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持5 cm不变,关于图中所标的a、b、c、d四点,下列说法正确的是(AD) A.d点始终保持静止不动 B.图示时刻c点的位移为零 C.b点振动始终加强,c点振动始终减弱 D.图示时刻,b、c两点的竖直高度差为20 cm 练一练 C 4.如图所示，置于管口T前的声源发出一列单一频率声波，分成两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O。先调节A、B两管等长，O处探测到声波强度为400个单位，然后将A管拉长d＝15 cm，在O处第一次探测到声波强度最小，其强度为100个单位。已知声波强度与声波振幅平方成正比，不计声波在管道中传播的能量损失，则 A.声波的波长λ＝15 cm B.声波的波长λ＝30 cm C.两声波的振幅之比为3∶1 D.两声波的振幅之比为2∶1 课堂小结 波的干涉 波的叠加 波的干涉 波传播的独立性 波的叠加原理 干涉图样的形成原因分析 波形成稳定干涉的条件 观察波的干涉现象 加强点和减弱点的判断方法 观察波的叠加现象 谢谢聆听 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf60.4.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 EVCapture4.2.3软件录制 Lavf58.28.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf58.20.100 $$