高中物理 波的干涉和衍射 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用課件 魯科版選修34

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1、高中物理高中物理選修選修3-4魯教版魯教版第第3講波的干涉和衍射講波的干涉和衍射 多普勒效多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用應(yīng)及其應(yīng)用目標(biāo)定位1.理解波的疊加原理，知道波的干涉是波疊加的結(jié)果.2.知道波的干涉圖樣的特點(diǎn)，理解形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件，掌握振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的振動(dòng)情況.3.知道什么是波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.4.會(huì)用波的衍射、干涉現(xiàn)象解釋相關(guān)問題.5.了解多普勒效應(yīng)，能用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象一、波的干涉現(xiàn)象1波的疊加原理：波在相遇時(shí)仍然能夠保持 的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，在相遇的區(qū)域里，介質(zhì)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參加相遇的波列的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于相遇波列單獨(dú)存在時(shí)到達(dá)該處引起的位移的 ，相遇

2、的波一旦脫離接觸又會(huì)按照原來的運(yùn)動(dòng)形狀傳播各自各自疊加疊加2波的干涉：(1)定義：振動(dòng)頻率和振動(dòng)方向 的兩列波疊加后，振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域 、穩(wěn)定分布的現(xiàn)象，叫做波的干涉，形成的圖樣叫做 (2)產(chǎn)生干涉的條件：只有 和 相同的波才可能互相干涉(3)干涉現(xiàn)象是波的重要特征之一相同相同互相間隔互相間隔干涉圖樣干涉圖樣頻率頻率振動(dòng)方向振動(dòng)方向想一想在波的干涉中，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)和振動(dòng)減弱的點(diǎn)的振動(dòng)情況是怎樣的？是不是振動(dòng)減弱的點(diǎn)始終位于平衡位置不動(dòng)？答案在波的干涉中，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是指兩列波在該點(diǎn)的振動(dòng)方向始終相同，因而使該點(diǎn)以兩列波的振幅之和作為新的振幅做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；而振動(dòng)減弱的點(diǎn)是指兩列波在該點(diǎn)的振

3、動(dòng)方向始終相反，因而使該點(diǎn)以兩列波的振幅之差作為新的振幅做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)只有當(dāng)兩列波的振幅相等時(shí)，所形成的干涉中的振動(dòng)減弱的點(diǎn)的振幅才為零，此時(shí)該點(diǎn)表現(xiàn)為始終處于平衡位置不動(dòng)二、波的衍射現(xiàn)象1定義：波繞過 或通過孔隙繼續(xù)傳播的現(xiàn)象2發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或狹縫的尺寸跟波長(zhǎng)相差 時(shí)3 都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，衍射是波 的現(xiàn)象障礙物障礙物不多不多一切波一切波特有特有三、多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用1多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有 而使觀察者接收到的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象2成因(1)當(dāng)聲源和觀察者相對(duì)介質(zhì)都不動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的聲音頻率 聲源的頻率相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)等于等于(2)當(dāng)觀察者靠近聲源時(shí)，觀察者在1 s內(nèi)

4、接收到完全波的個(gè)數(shù)就會(huì) ，也就是接收到的聲音頻率 ，聽到的音調(diào)變 (3)當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離聲源時(shí)，在單位時(shí)間里接收到完全波的個(gè)數(shù)就會(huì) ，也就是接收到的聲音頻率 ，聽到的聲音音調(diào)變 增多增多增大增大高高減少減少減小減小低低4應(yīng)用：(1)多普勒 儀；(2)彩色超聲多普勒 儀；(3)跟蹤目的物想一想當(dāng)汽車遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，聽到的汽車的聲音越來越小，這種現(xiàn)象就是多普勒效應(yīng)嗎？答案不是多普勒效應(yīng)指的是接收到的頻率的變化情況，即音調(diào)的變化情況；而聲音大小指的是響度.測(cè)速測(cè)速心動(dòng)圖心動(dòng)圖一、對(duì)干涉現(xiàn)象的理解1波的疊加是無條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會(huì)疊加2穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列波的頻率相同、

5、相差恒定3干涉圖樣及其特點(diǎn)(1)干涉圖樣：如圖231所示圖231(2)特點(diǎn)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱(加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時(shí)間變化)加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔4振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)(1)加強(qiáng)點(diǎn)：振動(dòng)的振幅等于兩列波振幅之和，AA1A2.(2)減弱點(diǎn)：振動(dòng)的振幅等于兩列波振幅之差，A|A1A2|.(3)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷：若某點(diǎn)總是波峰與波峰或波谷與波谷相遇，該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，若總是波峰與波谷相遇，則為減弱點(diǎn)【例1】(2014大綱全國(guó))兩列振動(dòng)方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡(jiǎn)諧橫波相遇下列說法正確的是()A波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅為|A1A2|B波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)

6、離開平衡位置的位移始終為A1A2C波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移D波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅解析波峰與波谷相遇時(shí)，振幅相消，故實(shí)際振幅為|A1A2|，故選項(xiàng)A正確；波峰與波峰相遇處，質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，合振幅為A1A2，但此處質(zhì)點(diǎn)仍處于振動(dòng)狀態(tài)中，其位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；振動(dòng)減弱點(diǎn)和加強(qiáng)點(diǎn)的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；波峰與波峰相遇時(shí)振動(dòng)加強(qiáng)，波峰與波谷相遇時(shí)振動(dòng)減弱，加強(qiáng)點(diǎn)的振幅大于減弱點(diǎn)的振幅，故選項(xiàng)D正確答案AD針對(duì)訓(xùn)練兩列頻率、振動(dòng)方向、初相位均相同的波S1、S2，在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，某時(shí)刻t形成如

7、圖232所示的干涉圖樣(實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷)，在圖中標(biāo)有A、B、C三個(gè)點(diǎn)，則振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是_，振動(dòng)減弱的點(diǎn)是_圖圖232解析法一由題圖中可以知道，A點(diǎn)距波源S1，S2的距離均為1.5，即x11.5，x21.5，故A到S1，S2的距離差xx1x20；B點(diǎn)距S1距離為x1，距S2距離為x22，故B到S1，S2的距離差x；C點(diǎn)距S1的距離為x12，距S2的距離為x21.5，故C到兩波源S1，S2的距離差為xx1x20.5.因?yàn)閮刹ㄔ吹恼駝?dòng)情況完全相同，所以A、B點(diǎn)均為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，C點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)法二由圖可知A點(diǎn)為波峰與波峰相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；B點(diǎn)是波谷與波谷相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；C點(diǎn)是波峰與波

8、谷相遇，是振動(dòng)減弱點(diǎn)答案A、BC二、對(duì)衍射現(xiàn)象的理解1衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射2波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異，“障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)差不多”是發(fā)生明顯衍射的條件3波傳到小孔(或障礙物)時(shí)，小孔(或障礙物)仿佛一個(gè)新波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔(或障礙物)后傳播，就偏離了直線方向因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似情況【例2】如圖233所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則對(duì)于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正

9、確的是()圖圖233A此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B擋板前后波紋間距離相等C如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象三、對(duì)多普勒效應(yīng)的理解1多普勒效應(yīng)是波共有的特征，不僅機(jī)械波，光波和電磁波也都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)2發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源發(fā)出的頻率不變，變化的是觀察者接收到的頻率3(1)當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí)，f觀察者變大，音調(diào)變高如圖234甲中波源S不動(dòng)，觀察者A向B運(yùn)動(dòng)和圖乙中觀察者A不動(dòng)，波源由S1向S2運(yùn)動(dòng)；(2)當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，f觀察者變小，音調(diào)變低，如圖甲中波源S不動(dòng)，觀察者A向C運(yùn)動(dòng)圖234【例3】下面說法中正確的是()A發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率變化了B發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化C多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的D多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的解析當(dāng)波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，故選項(xiàng)C正確；發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率并沒有改變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；此現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的，故選項(xiàng)D正確答案BCD借題發(fā)揮判斷觀察者接收的頻率是怎么樣變化的，就是看波源與觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況.