第3章 第4节 波的干涉（PPT课件）-【满分思维·一本通】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（人教版）

第三章 机械波 4　波的干涉 　 　　知识点一　波的叠加 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。 知识点二　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时，某些区域的振动 总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫作波的干涉。在振动加强点 两列波引起的振动总是相互加强的。在振动减弱点两列波引起的振动总是相互 削弱的。 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）振动方向相同。 3. 振动加强点和振动减弱点 （1）振动加强点：振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2。 （2）振动减弱点：振动的振幅等于两列波的振幅之差，A＝｜A1－A2｜。 　　4. 干涉图样及其特点 （1）干涉图样（如图所示） 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。 （2）特点 5. 干涉的普遍性 一切波在一定条件下都能够发生干涉，不仅水波会发生干涉现象，声波、 电磁波等一切波，只要满足上述条件都能发生干涉。干涉是波特有的现象。 　　培优点1　理解波的叠加 [典例1]　[多选]如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、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，且已知f1＜f2，P为两个波源连线的中点（图中未画出）。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 √ √ [解析]　因两列波波速相等，故两列波能同时到达P点，A错误；因f1＜f2， 由λ＝可知，λ1＞λ2，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点的距离比b波 的波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应相遇在P点左 侧，此位置对应的位移为A1＋A2，位移最大，综上所述，B错误，C、D正确。 （2）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。 （3）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。 ｜解题通法｜ 理解波的叠加原理的要点 （1）几列波在同一介质中传播，在介质中某一点（或某一区域）相遇时， 每一列波都能够保持各自的特征继续沿着原来的方向向前传播，彼此之间互不 影响，这就是波的独立性。 培优点2　波的干涉中振动加强点和振动减弱点的判断 [典例2]　[多选]两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时 产生的干涉图样如图所示。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示波谷。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，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波 峰 √ √ [解析]　波的干涉图样所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成 干涉图样的所有质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化 着。但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱区域的空间位置是不变的。a点 是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点，而 b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确；e位于加强点的 连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误；相干波叠 加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的介质质点 也是不停地做周期性振动，经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原 来位于波谷的点将位于波峰，D正确。　 ｜解题通法｜ 振动加强点和振动减弱点的判断方法 （1）条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两波叠加时，设点 到两波源的路程差为Δx，当Δx＝｜x2－x1｜＝kλ（k＝0，1，2，…）时为振动加 强点；当Δx＝｜x2－x1｜＝（2k＋1）（k＝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。 培优点3　加强点或减弱点个数的判断 [典例3]　一振动片以频率f做简谐运动时，固定在振动片上的两根细杆同 步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图 样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示。已知波的波长为 l，除c点外，bc边上还有其他振幅最大的点，则波的传播速度为 　fl　，bc边 上还有 个振幅最大的点（b、c点除外）。 fl 3 [解析]　根据波长、频率和波速的关系，得到波速v＝λf＝fl。根据题意知 两波源的振动方向相同，振动加强点满足Δr＝r1－r2＝nλ＝nl，其中n＝0，1， 2，3，4，…，当n＝0时，Δr＝0，在c点；当n＝1时，Δr＝l；当n＝2时，Δr＝ l；当n＝3时，Δr＝l；当n＝4时，Δr＝l，在b点。所以bc边上（b、c点除外） 还有3个振幅最大的点。 首先确定两相干波源的振动方向相同还是相反，再根据某点与两波源的波 程差与波长的关系确定振动加强点或减弱点。两相干波源的振动方向相同时， 振动加强点满足Δr＝｜r1－r2｜＝nλ；两相干波源的振动方向相反时，振动减弱 点满足Δr＝｜r1－r2｜＝nλ。 ｜解题通法｜ 判断加强点或减弱点个数的思路 $