高中物理選修3-4電磁波知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、第二章第一節(jié)機(jī)械波的形成和傳播1.機(jī)械波的形成和傳播(以繩波為例) (1)繩上的各小段可以看做質(zhì)點(diǎn). (2)由于繩中各部分之間都有相互作用的彈力聯(lián)系著，先運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn) 帶動(dòng)后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，依次傳遞，使振動(dòng)狀態(tài)在繩上傳播. 2.介質(zhì) 能夠傳播振動(dòng)的物質(zhì). 3.機(jī)械波 (1)定義：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播. (2)產(chǎn)生的條件 要有引起初始振動(dòng)的裝置，即波源. 要有傳播振動(dòng)的_介質(zhì)_. (3)機(jī)械波的特點(diǎn) 前面質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，后面質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，并且離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)越_滯后_. 各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期都與波源振動(dòng)_相同_. 介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同_. 波傳播的是

2、振動(dòng) 這種形式，而介質(zhì)的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在自己的 平衡位置 附近振動(dòng)，并不隨波遷移. 波在傳播“振動(dòng)”這種運(yùn)動(dòng)形式的同時(shí)，也在傳遞 能量 ，而且可以傳遞信息_. 1.波的分類 按介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向的關(guān)系不同，常將波分為 橫波 和 縱波 . 2.橫波 (1)定義：介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向 垂直 的波. (2)標(biāo)識(shí)性物理量 波峰：凸起來的 最高 處. (質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移正向最大處)波谷：凹下去的 最低 處. (質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移負(fù)向最大處) 3.縱波 (1)定義：介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向平行的波. (2)標(biāo)識(shí)性物理量 密部：介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)分布 密集 的部分. 疏部：介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)分布

3、稀疏 的部分. 4.簡(jiǎn)諧波 如果傳播的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，這種波叫做簡(jiǎn)諧波. 波動(dòng)過程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 （1）質(zhì)點(diǎn)的“守位性”：機(jī)械波向外傳播的只是振動(dòng)的形式和能量，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近震動(dòng)，并不隨波遷移。 （2） “相同性”：介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和頻率與波源振動(dòng)的周期和頻率相同，而且各質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向也相同，即各質(zhì)點(diǎn)的起振方向相同。 （3）“滯后性”：離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng)，即離波源近的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)開始越早，離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)開始越晚。波動(dòng)過程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都與波源的振動(dòng)周期相同，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可用三句話來描述： (1)先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)

4、后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)； (2)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)； (3)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)落后于先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn). 概括起來就是“帶動(dòng)、重復(fù)、落后”. 已知波的傳播方向，可以判斷各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，反之亦然. 判斷方法一：帶動(dòng)法 由波的形成原理可知，后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是重復(fù)先振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，若已知波的傳播方向而判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向時(shí)，可在波源一側(cè)找與該質(zhì)點(diǎn)距離較近的前一質(zhì)點(diǎn)，如果前一質(zhì)點(diǎn)在該質(zhì)點(diǎn)下方，則該質(zhì)點(diǎn)將向下運(yùn)動(dòng)(力求重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng))，否則該質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng). 判斷方法二：上下坡法 如圖5所示，沿波的傳播方向，“上坡”的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，如A、D、E；“下坡”的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，如B、C、F、G、H. 判斷方法三：

5、同側(cè)法 如圖6所示，波形圖上表示傳播方向和振動(dòng)方向的箭頭在圖像同側(cè). 第二節(jié)波速與波長(zhǎng)、頻率的關(guān)系1.波長(zhǎng) (1)定義： 沿波的傳播方向，任意兩個(gè) 相鄰的同相振動(dòng)(也稱振動(dòng)步調(diào)完全一致) 的質(zhì)點(diǎn)之間的距離(包含 一個(gè) “完整的波”)，叫做波的波長(zhǎng)，常用表示. (2)橫波中任意兩個(gè) 相鄰 的波峰或波谷之間的距離就是橫波的波長(zhǎng).縱波中任意兩個(gè) 相鄰 的密部或疏部之間的距離就是縱波的波長(zhǎng). 2.振幅 (1)定義：在波動(dòng)中，各質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的 最大位移 ，即其振動(dòng)的振幅，也稱為 波的 振幅. (2)波的振幅大小是波所傳播 能量大小 的直接量度. 3.頻率 (1)定義：波在傳播過程中，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的

6、頻率都 相同 ，這個(gè)頻率被稱為波的頻率. (2)波的頻率等于 波源 振動(dòng)的頻率，與介質(zhì)的種類 無關(guān) . (3)頻率與周期的關(guān)系：f_1T_或fT 1 . 1.波速：機(jī)械波在 介質(zhì) 中的傳播速度. (1)波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積.(2)經(jīng)過一個(gè)周期，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)(3)波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積這一關(guān)系雖從機(jī)械波得到，但對(duì)其他形式的波（電磁波、光波）也成立2.波速的決定因素：由 介質(zhì)本身的性質(zhì)決定. 3.波速、波長(zhǎng)、周期(頻率)的關(guān)系：v_T_或v f . 4.波長(zhǎng)、頻率和波速的決定因素 (1)波速由介質(zhì)決定，與波的頻率、波長(zhǎng)無關(guān). (2)周期和頻率取決于 波源 ，而與v、無直

7、接關(guān)系. (3)波長(zhǎng)由 波速 和 頻率 共同決定.波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，波的頻率不變，由于波速的變化，波長(zhǎng)也將隨之變化. (1)1和9、2和10、3和11每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)的振動(dòng)是完全相同的，只是后一質(zhì)點(diǎn)比前一質(zhì)點(diǎn)晚振動(dòng)一個(gè)周期.(2)1和9、2和10、3和11每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)到平衡位置的距離是相等如圖2所示為一列向右傳播的機(jī)械波，當(dāng)波源1開始振動(dòng)一個(gè)周期時(shí)，質(zhì)點(diǎn)9剛好要開始振動(dòng). 再過一個(gè)周期，波將傳播到17質(zhì)點(diǎn)第三節(jié)1.波形圖 若以橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的 平衡位置，縱坐標(biāo)y表示 該時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，規(guī)定位移的方向向上為正值，向下為負(fù)值，則在xOy坐標(biāo)平面上，描出該時(shí)刻各質(zhì)

8、點(diǎn)的位置(x，y)，用平滑曲線將各點(diǎn)連接起來，就得到這一時(shí)刻橫波的圖像.波的圖像有時(shí)也稱為波形圖，簡(jiǎn)稱波形. 2.正弦波：波形圖是 正弦曲線 的波，又稱為正弦波. 3.圖像的物理意義 直觀地表明了離波源不同距離的各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的_位置 波的圖像和振動(dòng)圖像的比較 一、波的圖像的理解和應(yīng)用 由波的圖像可獲取的信息 1.直接讀出波長(zhǎng).若已知波速，可計(jì)算出周期、頻率.或已知周期、頻率可計(jì)算出波速. 2.直接讀出該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移，間接判斷回復(fù)力、加速度情況. 3.介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅. 4.已知波的傳播方向，可知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向；已知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，可知波的傳播方向. 二、波的圖像的畫法 1.特殊點(diǎn)

9、法 先找出兩點(diǎn)(平衡位置、波峰或波谷等特殊點(diǎn))并確定其運(yùn)動(dòng)方向，然后確定經(jīng)t時(shí)間后這兩點(diǎn)所達(dá)到的位置，最后按正弦規(guī)律畫出新的波形. 該法適用于tn T4 (n1,2,3)的情況. 2.波形平移法 在已知波的傳播速度的情況下，由xvt可得經(jīng)t時(shí)間后波向前移動(dòng)的距離x，把圖像沿傳播方向平移x即得到相對(duì)應(yīng)的圖像. 三、波的圖像與振動(dòng)圖像的比較 1.波的圖像描述的是介質(zhì)中的“各質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”離開平衡位置的位移；而振動(dòng)圖像描述的是“一個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”離開平衡位置的位移. 2.橫、縱坐標(biāo)所表示的物理量：波的圖像中的橫坐標(biāo)x表示介質(zhì)中各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱坐標(biāo)y表示各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移

10、；振動(dòng)圖像的橫坐標(biāo)t表示一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間，縱坐標(biāo)y表示這個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)各個(gè)不同時(shí)刻的位移. 四、波的多解問題1.波具有時(shí)間和空間的周期性，傳播具有雙向性，所以關(guān)于波的問題更容易出現(xiàn)多解.造成多解的主要因素有： (1)時(shí)間間隔t與周期T的關(guān)系不明確； (2)波的傳播距離x與波長(zhǎng)的關(guān)系不明確； (3)波的傳播方向不確定. 2.在解決波的問題時(shí)，對(duì)題設(shè)條件模糊、沒有明確說明的物理量，一定設(shè)法考慮其所有的可能性： (1)質(zhì)點(diǎn)達(dá)到最大位移處，則有正向和負(fù)向最大位移兩種可能； (2)質(zhì)點(diǎn)由平衡位置開始振動(dòng)，則有起振方向相反的兩種可能； (3)只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個(gè)方向傳播的可能；

11、(4)只給出兩時(shí)刻的波形，則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能. 第四節(jié) 惠更斯原理 波的反射和折射2.波的折射 (1)定義：波在傳播過程中，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波傳播的方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫做波的折射. (2)折射定律 波在介質(zhì)中發(fā)生折射時(shí)，入射線、法線、折射線(即折射波線)在_同一平面內(nèi) 內(nèi)，入射線與折射線分別位于 法線 兩側(cè)，入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于波在第一種介質(zhì)中的 傳播速度 跟波在第二種介質(zhì)中的_傳播速度_之比.對(duì)給定的兩種介質(zhì)，該比值為常數(shù). (3)結(jié)論 當(dāng)v1v2時(shí)，ir，折射線 偏向 法線. 當(dāng)v1v2時(shí)，ir，折射線 偏離 法線. 當(dāng)垂直界面入射(i0)時(shí)，r0，傳播方

12、向不變，是折射中的特殊情況. 特別提醒 (1)頻率(f)由波源決定，故無論是反射波還是折射波都與入射波的頻率相等，即與波源的振動(dòng)頻率相同. (2)波速(v)由介質(zhì)決定，故反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，波速不變，折射波與入射波在不同種介質(zhì)中傳播，波速變化. (3)據(jù)vf知，波長(zhǎng)與波速和頻率有關(guān)，反射波與入射波，頻率相同，波速相同，故波長(zhǎng)相同，折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，頻率相同，波速不同，故波長(zhǎng)不同. 1.回聲測(cè)距 (1)當(dāng)聲源不動(dòng)時(shí)，聲波遇到了靜止的障礙物會(huì)返回來繼續(xù)傳播，反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播速度相同，因此，入射波和反射波在傳播距離一樣的情況下，用的時(shí)間相等，設(shè)經(jīng)過時(shí)間t聽到回

13、聲，則聲源距障礙物的距離為sv聲 . (2)當(dāng)聲源以速度v向靜止的障礙物運(yùn)動(dòng)或障礙物以速度v向靜止的聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，聲源發(fā)聲時(shí)障礙物到聲源的距離為s(v聲v) . (3)當(dāng)聲源以速度v遠(yuǎn)離靜止的障礙物或障礙物以速度v遠(yuǎn)離聲源時(shí)，聲源發(fā)聲時(shí)障礙物到聲源的距離為s(v聲v) . 2.超聲波定位 蝙蝠能發(fā)出超聲波，超聲波遇到障礙物或捕食目標(biāo)時(shí)會(huì)被反射回來，蝙蝠就依據(jù)接收到的反射回來的超聲波來確定障礙物或目標(biāo)位置，從而確定飛行方向.另外海豚、雷達(dá)也是利用波的反射來定位和測(cè)速的. 第五節(jié) 第六節(jié) 波的干涉衍射 多普勒效應(yīng)1.波的疊加原理 在幾列波傳播的重疊區(qū)域內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)要 同時(shí) 參與由幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的

14、總位移等于各列波單獨(dú)存在時(shí)在該處引起的振動(dòng)位移的矢量和. 2.理解 (1)如果介質(zhì)中某些質(zhì)點(diǎn)處于兩列波波峰與波峰、波谷與波谷相遇處，則振動(dòng)加強(qiáng) (填“加強(qiáng)”或“減弱”)，合振幅將 增大 (填“增大”“不變”或“減小”). (2)如果質(zhì)點(diǎn)處于波峰與波谷相遇處，則振動(dòng)減弱 (填“加強(qiáng)”或“減弱”)，合振幅 減小 (填“增大”“不變”或“減小”). 1.波的干涉： 頻率 的兩列波疊加，使介質(zhì)中某些區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)始終 加強(qiáng)，另一些區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)始終減弱 ，并且這兩種區(qū)域互相間隔、位置 不變 .這種穩(wěn)定的疊加現(xiàn)象(圖樣)叫做波的干涉. 2.產(chǎn)生干涉的一個(gè)必要條件是兩列波的 頻率必須相同. 3.波的干涉現(xiàn)

15、象是在特殊條件下波的 疊加 . 一切波 只要滿足一定條件都能發(fā)生干涉現(xiàn)象. 能發(fā)生干涉現(xiàn)象的兩個(gè)波源稱為相干波源4.加強(qiáng)點(diǎn)(區(qū))和減弱點(diǎn)(區(qū)) (1)加強(qiáng)點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之和，A_A1+A2_. (2)減弱點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差，A_A1-A2_，若兩列波振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合振幅就等于零. 5.干涉圖樣及其特征 (1)干涉圖樣：如圖2所示. (2)特征 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). 振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)和振動(dòng)減弱的點(diǎn)始終在以振源的頻率振動(dòng)，其振幅不變(若是振動(dòng)減弱點(diǎn)，振幅小)，但其位移隨時(shí)間發(fā)生變化. 加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔且位置固

16、定不變. 對(duì)干涉理解干涉圖樣的特點(diǎn)： (1) 兩列頻率相同的波疊加，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱。(2)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)是間隔出現(xiàn)的。(3)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)是指振幅較大的點(diǎn)，振幅為兩列波振幅之和，振動(dòng)幅度大，但是位移可以為0，振動(dòng)減弱點(diǎn)振幅為兩列波振幅之差，振動(dòng)幅度小，若兩列波振幅相同振動(dòng)減弱點(diǎn)振幅為0，則保持靜止不動(dòng)。(4)干涉圖樣中，不只有振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)和振動(dòng)減弱的質(zhì)點(diǎn)。1.波的衍射 波能夠繞到 障礙物 的后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象. 2.波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 當(dāng)縫的寬度或障礙物的尺寸大小與 波長(zhǎng) 相差不多或比 波長(zhǎng) 小時(shí)，就能看到明顯的衍射現(xiàn)象. 3.波的衍射的普遍性 一切波都能發(fā)生

17、衍射 ， 衍射 是波特有的現(xiàn)象. 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”只是發(fā)生明顯衍射的條件. 3.波傳到小孔(障礙物)時(shí)，小孔(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(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. 多普勒效應(yīng)1.定義：當(dāng)觀測(cè)者和波源之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀測(cè)者測(cè)得的頻率與波源頻率 不同 . 2.成因 (1)波源S與觀測(cè)者A相對(duì)于介質(zhì)都靜止時(shí)，觀測(cè)者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目與單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的 相同 ，所以，觀測(cè)者接收到的頻率和波源的振動(dòng)頻率 相同 (2)當(dāng)觀測(cè)者與波源兩者相互接近時(shí)，觀測(cè)者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目增多 ，接收到的頻率將 大于 波源振動(dòng)的頻率. (3)當(dāng)觀測(cè)者與波源兩者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀測(cè)者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目 減少 ，接收到的頻率將 小于 波源振動(dòng)的頻率. 3.應(yīng)用 (1)測(cè)量心臟血流速度；(2)測(cè)定人造衛(wèi)星位置的變化；(3)測(cè)定流體流速；(4)檢查車速；(5)判斷遙遠(yuǎn)的天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度. 1.多普勒效應(yīng)是波共有的特征，不僅機(jī)械波，光波和電