人教版 (2019)选择性必修 第一册4 波的干涉完美版课件ppt

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第三章 机械波
第4节 波的干涉
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？
观察波的叠加现象
波的叠加
一、波的叠加
一、波的叠加
观察波的叠加现象
一、波的叠加
1.波传播的独立性：几列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。
2.波的叠加原理:在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，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。
3.每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动。
生活中波的独立传播和叠加
1.开会时，大家讨论的面红耳赤，会议室内声音特响，但还是能区分出每一个人的说话声音。
一、波的叠加
2.红绿光束空间交叉相遇(红是红、绿是绿，…)

两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现象。
观察与思考
现象：两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区域里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，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开。
水波干涉图样
水波干涉俯视图样
1. 定义：频率相同,振动方向相同,相位差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。
二、波的干涉
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
振动加强
振动加强
振动减弱
3.干涉现象的解释
二、波的干涉
振动减弱
P点振动加强（振幅为2A1）
若A1=A2
3.干涉现象的解释
二、波的干涉
P点振动加强（振幅为A1＋A2）
若A1≠A2
3.干涉现象的解释
二、波的干涉
Ｑ点不振动（振幅为零）
若A1=A2
3.干涉现象的解释
二、波的干涉
Ｑ点振动减弱（振幅为｜A1－A2｜）
A
-A
若A1≠A2
3.干涉现象的解释
二、波的干涉
4.干涉图样的特点：
(2)振动加强点和振动减弱点是间隔出现。
(3)振动加强点是指振幅较大的点，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。
(1)振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。
二、波的干涉
(5)把振动最强的质点连起来，为振动加强区；
4.干涉图样的特点：
二、波的干涉
(6)振动最弱的质点连起来，为振动减弱区；
(7)强区和弱区是相互隔开，强弱相间的。
试从水波的干涉图样中分析出各加强区处的任一质点到两波源之间的距离存在什么规律？减弱区呢？
(1)若P点为振动加强点：
（n = 0,1,2,……）
则有P点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍或半个波长的偶数倍。
5.加强点和减弱点的分布规律（两波源的相位相同）
(2)若P点为振动减弱点：
则有P点到两列波的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
声波的干涉——操场上装有很多个相同的扬声器，当它们同时发声时，若绕操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些地方声音减弱。
生活中波的干涉实例
二、波的干涉
课堂小结
A
波的叠加
B
波的干涉
1.波传播的独立性：几列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。
2.波的叠加原理:在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，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。
定义：频率相同,振动方向相同,相位差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。
【典例1】（多选）下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是（ ）A.相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B.相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同C.在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和D.几个人在同一房间说话，相互听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰
【正确答案】BCD
【典例2】如图所示，两列简谐波均沿x轴传播，传播速度的大小相 等，其中一列沿x方向传播(图中实线所示)，一列沿负x方向传播(图中虚线所示)，这两列波的频率相同，振动方向均沿y轴，则图中x =1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x = 的点，振幅最小的是x= 的点。
4、8
2、6
【典例3】（多选）一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端点P、Q同时开始上下振动，一段时间后的波形如图所示。对于以后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是（　　）A．两列波将同时到达中点M B．两列波波速之比为1∶2C．中点M的振动点总是加强的 D．绳的两端点P、Q开始振动的方向相同
【正确答案】AD
【典例4】（多选）如图所示，A、B为两个完全相同的相干波源，它们产生的两列波在AB连线的中垂线上的P点相遇时，则（ ）A、P点振动始终加强B、 P点振动有时加强，有时减弱C、 P点位移始终等于振幅D、 P点位移有时为零
【正确答案】AD
【典例5】干涉是波特有的性质，但是在日常生活中很难观察到稳定的干涉现象。在某次物理教学中老师使用如图甲的发波水槽，老师先打开电动机电源，再调节两小球击水深度和频率，得到频率和初相位相同，振幅不同的两列水波的稳定干涉图样，如图乙，其中S1，S2代表波源，实线代表水波波峰（OM连线除外），虚线代表水波波谷，M、N、O、P是波线与波线的交点，下列说法正确的是（　　）A．N点的位移总比M点的位移小B．OM连线上所有的点都是振动加强点C．M点到S1，S2的距离差等于水波半波长的奇数倍D．N点、P点是振动减弱点，所以N点、P点不振动，此处水面平静
【正确答案】B
【典例6】（多选）有两列频率相同、步调一致、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇发生干涉。如图所示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，e、g是a、d连线上的两点，其中e为连线的中点，则（ ）A．a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱B．从图示时刻经过半个周期，e处质点通过的路程为2AC．从图示时刻经过半个周期，g处质点加速向平衡位置运动D．从图示时刻经过四分之一周期，d处的质点振幅恰好为零
【正确答案】AC