2018-2019学年高中物理鲁科版选修3-4（课件+教师用书）：第2章 第3+4节 (2份打包)

第3节　波的干涉和衍射 第4节　多普勒效应及其应用 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.了解波的叠加原理、掌握波的干涉现象及产生的条件．(重点) 2．知道波的衍射现象和发生明显衍射的条件．(重点) 3．了解多普勒效应及应用．(难点) 波的干涉现象 [先填空] 1．波的叠加原理 波在相遇时仍然能够保持各自的运动状态继续传播，在相遇的区域里，介质内部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到达该处引起的位移的叠加，相遇的波一旦脱离接触又会按照原来的运动状态继续传播． 2．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． (2)干涉图样：波的干涉中所形成的图样，如图2­3­1所示． 图2­3­1 (3)干涉条件：频率和振动方向相同的波． (4)一切波都能发生干涉，干涉现象是波的重要特征之一． [再判断] 1．振动加强区域，介质质点的振幅总比振动减弱区域介质质点的振幅大．(√) 2．振动加强区域，介质质点的位移随时间做周期性变化．(√) 3．振动加强区域，介质质点的振幅随时间做周期性变化．(×) [后思考] 若绳两端持续上下抖动，两列绳波的振幅均为A，则在两绳波的叠加区内，加强点和减弱点的振幅各多大？ 【提示】　两列绳波相遇时，加强点的振幅为两列绳波振幅之和，即为2A，减弱点的振幅为两列绳波振幅之差，即等于零，不再振动． [核心点击] 1．波的干涉与波的叠加 (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)稳定干涉图样的产生是有条件的，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． 2．干涉图样及其特征 (1)干涉图样：如图2­3­2所示． 图2­3­2 (2)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． 1．两列振动方向相同、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(　　) 【导学号：78510023】 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 E．两列波的频率相同，能产生稳定的干涉图样 【解析】　 波峰与波峰相遇处的质点振动加强，振幅为A1＋A2，而质点的位移大小在0～A1＋A2之间变化；波峰和波谷相遇处的质点，振动减弱，振幅为|A1－A2|，其位移大小在0～|A1－A2|之间变化，故B、C错，A、D对．由于两列波是相干波，故频率相同，能产生稳定的干涉图样，E正确． 【答案】　ADE 2．如图2­3­3所示，两列简谐横波均沿x轴传播，传播速度的大小相等．其中一列沿x轴正方向传播(图中实线)，另一列沿x轴负方向传播(图中虚线)．这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴方向．则图中x＝1,2,3,4,5,6,7,8各点中振幅最大的是x＝________处的点，振幅最小的是x＝________处的点． 图2­3­3 【解析】　由波的叠加原理x轴上任一点的位移都等于两列波单独引起的位移的矢量和．对x＝4,8两点两列波引起的两个分振动相位差为0，这两点加强，对x＝2,6两点两列波单独引起的分振动相位差为π，故这两点减弱． 【答案】　4,8　2,6 确定振动加强点和减弱点的技巧 1．波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为振动加强点，波峰与波谷相遇的点为振动减弱点． 2．在波的传播方向上，加强点的连线为加强区，减弱点的连线为减弱区． 3．不管波如何叠加，介质中的各质点均在各自的平衡位置附近振动． 波 的 衍 射 现 象 [先填空] 1．定义 波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象，叫做波的衍射． 2．发生明显衍射现象的条件 障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小． 3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象． [再判断] 1．“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象．(√) 2．狭缝的宽度远大于水波的波长时，有明显的衍射现象．(×) 3．当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，有明显的衍射现象．(√) [后思考] 不同波长的波在传播中遇到相同大小的障碍物时，什么时候表现为直线传播，什么时候能绕过障碍物继续向前传播？ 【提示】　取决于波长与障碍物的尺寸的关系，若波长比障碍物尺寸大或二者差不多，则表现为衍射；