《2015-2016学年高二物理教科版选修3-4课件第二章第5讲~第6讲波的干涉衍射多普勒效应》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015-2016学年高二物理教科版选修3-4课件第二章第5讲~第6讲波的干涉衍射多普勒效应（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第5讲波的干涉、衍射 第6讲多普勒效应,目标定位 1.知道波的叠加原理，知道波的干涉现象实质上是波的一种特殊的叠加现象. 2.知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动加强点、减弱点的振动情况. 3.知道什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件. 4.了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些物理现象.,预习导学 梳理识记点拨,一、波的叠加原理 在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的 等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的 .,总位移,矢量和,二、波的干涉现象 1.定义： 的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终 ，另一些区域的质点
2、振动始终 ，并且这两种区域互相间隔、位置 .这种稳定的叠加现象(图样)叫做波的干涉. 2.产生干涉的一个必要条件是两列波的必须相同. 3.波的干涉现象是在特殊条件下波的 . 只要满足一定条件，都能发生干涉现象.,频率相同,加强,减弱,保持不变,频率,叠加,一切波,想一想在波的干涉中，振动加强的点和振动减弱的点的振动情况是怎样的？是不是振动减弱的点始终位于平衡位置不动？ 答案在波的干涉中，振动加强的点是指两列波在该点的振动方向始终相同，因而使该点以两列波的振幅之和作为新的振幅做简谐运动；而振动减弱的点是指两列波在该点的振动方向始终相反，因而使该点以两列波的振幅之差作为新的振幅做简谐运动.只有当两
3、列波的振幅相等时，所形成的干涉中的振动减弱的点的振幅才为零，此时该点表现为始终处于平衡位置不动.,三、波的衍射现象 1.定义：波能够绕到 的后面传播的现象. 2.波发生明显衍射现象的条件：当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与 相差不多或比 小时，就能看到明显的衍射现象. 3. 都可发生衍射现象.,障碍物,波长,波长,一切波,想一想在日常生活中我们常遇到“闻其声而不见其人”的现象，你能用学过的知识解释一下吗？ 答案声波的波长比较长，容易衍射，而光波波长短，不容易衍射，所以会有“闻其声而不见其人”的现象.,四、多普勒效应 1.定义：当观测者与波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率 . 2.成因
4、 (1)波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的 ，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率 .,不同,相同,相同,(2)当观测者与波源两者相互接近时，它在单位时间内接收到的完整波的数目 ，接收到的频率将 波源振动的频率. (3)当观测者与波源两者远离时，它在单位时间内接收到的完整波数目 ，接收到的频率将 波源振动的频率.,增多,大于,减少,小于,3.应用 (1)测心脏血流速度； (2)测人造卫星位置的变化； (3)测定流体流速； (4)检查车速； (5)判断遥远的天体相对于地球的运动速度.,想一想当汽车远离观察者时，听到的汽车的声音越来越
5、小，这种现象就是多普勒效应吗？ 答案不是.多普勒效应指的是接收到的频率的变化情况，即音调的变化情况，而声音大小指的是响度.,课堂讲义 理解深化探究,一、对干涉现象的理解 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. 2.稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列波的频率相同、步调一致(相差恒定).,3.干涉图样及其特点 (1)干涉图样：如图1所示,图1,(2)特点 加强区和减弱区的位置固定不变. 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). 加强区与减弱区互相间隔.,4.振动加强点和减弱点 (1)振动加强点：振动的振幅等于两列波振幅之和，AA1A2. (2)振动
6、减弱点：振动的振幅等于两列波振幅之差，A|A1A2|. (3)振动加强点和振动减弱点的判断. 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.,例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() A.波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1A2| B.波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1A2 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,解析两列振动方向相同的相干波相遇叠加，在相遇区域内各质点仍做简谐运动，其振动位移在0
7、到最大值之间，B、C项错误； 在波峰与波谷相遇处质点振幅为两波振幅之差，在波峰与波峰相遇处质点振幅为两波振幅之和，故A、D项正确. 答案AD,借题发挥不管是振动加强点，还是振动减弱点，还是一般位置的质点在振动时，其位移都在随时间做周期性变化，位移均可为0.,针对训练两列频率、振动方向、初始 相位均相同的波S1、S2，在同一介质中 传播时，某时刻t形成如图2所示的干涉 图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强点是_，振动减弱点是_.,解析由图可知A点为波峰与波峰相遇，是振动加强点； B点是波谷与波谷相遇，是振动加强点； C点是波
8、峰与波谷相遇，是振动减弱点. 答案A、BC,二、对衍射现象的理解 1.衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射. 2.波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，“障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多”只是发生明显衍射的条件. 3.波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向.因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况.,例2 如图3所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则关于波经过孔之
9、后的传播情况，下列描述正确的是(),图3,A.此时能明显观察到波的衍射现象 B.挡板前后波纹间距离相等 C.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射 现象,解析从图中可以看出，孔的大小与波长相差不多，故能够发生明显的衍射现象，A选项正确； 由于在同一均匀介质中，波的传播速度不变，波的频率不变，又根据 可得波长不变，所以B选项正确； 当孔扩大后，发生明显衍射的条件将被破坏，故C选项正确； 如果孔的大小不变，使波源频率增大，则波长减小，孔的尺寸将比波长大，失去发生明显的衍射现象的条件，因此D选项不正确. 答案ABC,三、对多普勒效应
10、的理解 1.多普勒效应是波共有的特征，不仅机械波，光波和电磁波也都会发生多普勒效应. 2.发生多普勒效应时，波源发出的频率不变，变化的是观察者接收到的频率.,3.当波源与观察者相互接近时，f观察者变大，音调变高.如图4甲中波源S不动，观察者A向B运动和图乙中观察者A不动，波源由S1向S2运动； 当波源与观察者相互远离时，f观察者变小，音调变低.如图甲中波源S不动，观察者A向C运动.,图4,例3 下面说法中正确的是() A.发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B.发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 C.多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的 D.多普勒效应是由奥地利物理学家
11、多普勒首先发现的,解析当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，故选项C正确； 发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，故选项A错误，选项B正确； 此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，故选项D正确 答案BCD,借题发挥判断观察者接收的频率是怎么样变化的，就是看波源与观察者间的相对运动情况.,对点练习 巩固应用反馈,1,2,3,4,波的衍射 1.在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子的振动频率是5 Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔直径d 应为() A.10 cm B.5 cm C.d1 cm D.d1 cm,1
12、,2,3,4,答案D,1,2,3,4,波的叠加 2.两列简谐横波，波速大小均为20 m/s，如图5所示为某时刻两列波各自传播的波动图像.一列波沿着x轴向右传播(实线所示)，另一列沿着x轴向左传播(虚线所示).下列说法不正确的是(),图5,1,2,3,4,A.两列波的频率均为2.5 Hz B.此时刻b、d处的质点速度为零，a、c处质点速度最大 C.两列波在b、d点处引起的振动加强，在a、c点处引起的 振动减弱 D.经过0.1 s，a 处质点在波峰，c 处质点在波谷,1,2,3,4,两列波在b、d点处引起的振动减弱，在a、c点处引起的振动加强，选项C错误； 由图可知此时刻b、d处的质点在最大位移处
13、，所以速度为零，a、c处质点在平衡位置，速度最大，选项B正确；,1,2,3,4,答案C,1,2,3,4,波的干涉 3.图6表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇.图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示某时刻的波谷，下列说法正确的是(),图6,1,2,3,4,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,1,2,3,4,解析波的干涉示意图表示某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着
14、，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，振动加强和减弱的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；,1,2,3,4,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点位于加强点的连线上，也为加强点，f点位于减弱点的连线上，也为减弱点，B错误； 相干波源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在不停地做周期性振动，故经半个周期步调相反，D正确. 答案AD,1,2,3,4,多普勒效应 4.如图7所示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰. (1)该图表示的是() A.干涉现象B.衍射现象 C.反射现象D.多普勒效应,图7,1,2,3,4,(2)波源正在向哪处移动() A.A B.B C.C D.D (3)观察到波的频率最低的位置是() A.A B.B C.C D.D,1,2,3,4,解析题图表示的是多普勒效应，波源的左边波长较小，说明波源正向左运动，因此A处的观察者接收到的频率偏高，B处的观察者接收到的频率最低. 答案(1)D (2)A (3)B,
