高中物理選修3-4電磁波知識點總結(jié)

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

2、振動 這種形式，而介質(zhì)的每個質(zhì)點只在自己的 平衡位置 附近振動，并不隨波遷移. 波在傳播“振動”這種運動形式的同時，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)點的振動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)點的振動方向和波的傳播方向 垂直 的波. (2)標(biāo)識性物理量 波峰：凸起來的 最高 處. (質(zhì)點振動位移正向最大處)波谷：凹下去的 最低 處. (質(zhì)點振動位移負(fù)向最大處) 3.縱波 (1)定義：介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向平行的波. (2)標(biāo)識性物理量 密部：介質(zhì)中質(zhì)點分布 密集 的部分. 疏部：介質(zhì)中質(zhì)點分布

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

4、后振動的質(zhì)點； (2)后振動的質(zhì)點重復(fù)前面質(zhì)點的振動； (3)后振動的質(zhì)點的振動狀態(tài)落后于先振動的質(zhì)點. 概括起來就是“帶動、重復(fù)、落后”. 已知波的傳播方向，可以判斷各質(zhì)點的振動方向，反之亦然. 判斷方法一：帶動法 由波的形成原理可知，后振動的質(zhì)點總是重復(fù)先振動質(zhì)點的運動，若已知波的傳播方向而判斷質(zhì)點振動方向時，可在波源一側(cè)找與該質(zhì)點距離較近的前一質(zhì)點，如果前一質(zhì)點在該質(zhì)點下方，則該質(zhì)點將向下運動(力求重復(fù)前面質(zhì)點的運動)，否則該質(zhì)點向上運動. 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)點向下振動，如A、D、E；“下坡”的質(zhì)點向上振動，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方向的箭頭在圖像同側(cè). 第二節(jié)波速與波長、頻率的關(guān)系1.波長 (1)定義： 沿波的傳播方向，任意兩個 相鄰的同相振動(也稱振動步調(diào)完全一致) 的質(zhì)點之間的距離(包含 一個 “完整的波”)，叫做波的波長，常用表示. (2)橫波中任意兩個 相鄰 的波峰或波谷之間的距離就是橫波的波長.縱波中任意兩個 相鄰 的密部或疏部之間的距離就是縱波的波長. 2.振幅 (1)定義：在波動中，各質(zhì)點離開平衡位置的 最大位移 ，即其振動的振幅，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)點振動的

6、頻率都 相同 ，這個頻率被稱為波的頻率. (2)波的頻率等于 波源 振動的頻率，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：機械波在 介質(zhì) 中的傳播速度. (1)波速等于波長和頻率的乘積.(2)經(jīng)過一個周期，振動在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長(3)波速等于波長和頻率的乘積這一關(guān)系雖從機械波得到，但對其他形式的波（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、周期(頻率)的關(guān)系：v_T_或v f . 4.波長、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，波長也將隨之變化. (1)1和9、2和10、3和11每兩個點的振動是完全相同的，只是后一質(zhì)點比前一質(zhì)點晚振動一個周期.(2)1和9、2和10、3和11每兩個點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械波，當(dāng)波源1開始振動一個周期時，質(zhì)點9剛好要開始振動. 再過一個周期，波將傳播到17質(zhì)點第三節(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)點的 平衡位置，縱坐標(biāo)y表示 該時刻各個質(zhì)點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，描出該時刻各質(zhì)

8、點的位置(x，y)，用平滑曲線將各點連接起來，就得到這一時刻橫波的圖像.波的圖像有時也稱為波形圖，簡稱波形. 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質(zhì)點在某一時刻的_位置 波的圖像和振動圖像的比較 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.若已知波速，可計算出周期、頻率.或已知周期、頻率可計算出波速. 2.直接讀出該時刻各質(zhì)點的位移，間接判斷回復(fù)力、加速度情況. 3.介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅. 4.已知波的傳播方向，可知質(zhì)點的振動方向；已知質(zhì)點的振動方向，可知波的傳播方向. 二、波的圖像的畫法 1.特殊點

9、法 先找出兩點(平衡位置、波峰或波谷等特殊點)并確定其運動方向，然后確定經(jīng)t時間后這兩點所達到的位置，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時間后波向前移動的距離x，把圖像沿傳播方向平移x即得到相對應(yīng)的圖像. 三、波的圖像與振動圖像的比較 1.波的圖像描述的是介質(zhì)中的“各質(zhì)點”在“某一時刻”離開平衡位置的位移；而振動圖像描述的是“一個質(zhì)點”在“各個時刻”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)中各個振動質(zhì)點的平衡位置，縱坐標(biāo)y表示各個振動質(zhì)點在某時刻的位移

10、；振動圖像的橫坐標(biāo)t表示一個振動質(zhì)點振動的時間，縱坐標(biāo)y表示這個質(zhì)點振動時各個不同時刻的位移. 四、波的多解問題1.波具有時間和空間的周期性，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，對題設(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)點達到最大位移處，則有正向和負(fù)向最大位移兩種可能； (2)質(zhì)點由平衡位置開始振動，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)考慮沿兩個方向傳播的可能；

11、(4)只給出兩時刻的波形，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)進入另一種介質(zhì)時，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，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.對給定的兩種介質(zhì)，該比值為常數(shù). (3)結(jié)論 當(dāng)v1v2時，ir，折射線 偏向 法線. 當(dāng)v1v2時，ir，折射線 偏離 法線. 當(dāng)垂直界面入射(i0)時，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，故波長不同. 1.回聲測距 (1)當(dāng)聲源不動時，聲波遇到了靜止的障礙物會返回來繼續(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，用的時間相等，設(shè)經(jīng)過時間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向靜止的障礙物運動或障礙物以速度v向靜止的聲源運動時，聲源發(fā)聲時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，聲源發(fā)聲時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)時會被反射回來，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、雷達也是利用波的反射來定位和測速的. 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)點要 同時 參與由幾列波引起的振動，質(zhì)點的

14、總位移等于各列波單獨存在時在該處引起的振動位移的矢量和. 2.理解 (1)如果介質(zhì)中某些質(zhì)點處于兩列波波峰與波峰、波谷與波谷相遇處，則振動加強 (填“加強”或“減弱”)，合振幅將 增大 (填“增大”“不變”或“減小”). (2)如果質(zhì)點處于波峰與波谷相遇處，則振動減弱 (填“加強”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)點振動始終 加強，另一些區(qū)域的質(zhì)點振動始終減弱 ，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)象的兩個波源稱為相干波源4.加強點(區(qū))和減弱點(區(qū)) (1)加強點：質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之和，A_A1+A2_. (2)減弱點：質(zhì)點振動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)點振動的合振幅就等于零. 5.干涉圖樣及其特征 (1)干涉圖樣：如圖2所示. (2)特征 加強區(qū)始終加強，減弱區(qū)始終減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化). 振動加強的點和振動減弱的點始終在以振源的頻率振動，其振幅不變(若是振動減弱點，振幅小)，但其位移隨時間發(fā)生變化. 加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔且位置固

16、定不變. 對干涉理解干涉圖樣的特點： (1) 兩列頻率相同的波疊加，振動加強點始終加強，振動減弱點始終減弱。(2)振動加強點和振動減弱點是間隔出現(xiàn)的。(3)振動加強點是指振幅較大的點，振幅為兩列波振幅之和，振動幅度大，但是位移可以為0，振動減弱點振幅為兩列波振幅之差，振動幅度小，若兩列波振幅相同振動減弱點振幅為0，則保持靜止不動。(4)干涉圖樣中，不只有振動加強的質(zhì)點和振動減弱的質(zhì)點。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 相差不多或比 波長 小時，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小或跟波長差不多”只是發(fā)生明顯衍射的條件. 3.波傳到小孔(障礙物)時，小孔(障礙物)仿佛一個新波源，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的近似情況. 多普勒效應(yīng)1.定義：當(dāng)觀測者和波源之間有相對運動時，觀測者測得的頻率與波源頻率 不同 . 2.成因 (1)波源S與觀測者A相對于介質(zhì)都靜止時，觀測者單位時間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目與單位時間內(nèi)波源發(fā)出的 相同 ，所以，觀測者接收到的頻率和波源的振動頻率 相同 (2)當(dāng)觀測者與波源兩者相互接近時，觀測者在單位時間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目增多 ，接收到的頻率將 大于 波源振動的頻率. (3)當(dāng)觀測者與波源兩者相互遠(yuǎn)離時，觀測者在單位時間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目 減少 ，接收到的頻率將 小于 波源振動的頻率. 3.應(yīng)用 (1)測量心臟血流速度；(2)測定人造衛(wèi)星位置的變化；(3)測定流體流速；(4)檢查車速；(5)判斷遙遠(yuǎn)的天體相對于地球的運動速度. 1.多普勒效應(yīng)是波共有的特征，不僅機械波，光波和電