人教版(新教材)高中物理選擇性必修1學案1：3 4 波的干涉

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊PAGEPAGE13.4波的干涉〖學習目標〗1．了解波的疊加原理。2．通過實驗，認識波的干涉現象和波的干涉圖樣。3．知道波發(fā)生明顯干涉現象的必要條件。4．知道干涉現象是波特有的現象?！贾R梳理〗知識點1波的疊加1．波的獨立傳播特性兩列波在彼此相遇并穿過后，每列波仍像相遇前一樣，保持各自，繼續(xù)向前傳播。(如圖所示)2．波的疊加原理幾列波相遇時能夠保持各自的運動特征,繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質的質點參與這幾列波引起的振動，質點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的。知識點2波的干涉1．干涉現象頻率相同、相位差恒定、振動方向的兩列波疊加時，某些區(qū)域的振動總是，某些區(qū)域的振動總是，這種現象叫作波的干涉。形成的這種穩(wěn)定圖樣叫作圖樣。2．兩列波產生穩(wěn)定干涉的條件①兩列波的必須相同。②兩個波源的必須保持不變。3．波的干涉是波所特有的現象一切波都能夠發(fā)生現象；反之能夠發(fā)生現象的，一定是波?！家c剖析〗一、波的疊加1．波的獨立傳播幾列波相遇時能夠保持各自的運動特征，繼續(xù)傳播。即各自的波長、頻率等保持不變。2．波的疊加波的疊加原理是波具有獨立傳播性的必然結果，由于總位移是兩個位移的矢量和，所以疊加區(qū)域的質點的位移可能增大，也可能減小。兩列同相波的疊加，振動加強，振幅增大。兩列反相波的疊加，振動減弱，振幅減小。例1(多選)一個波源在繩的左端發(fā)出一個凸起①，頻率為f1，振幅為A1；同時另一波源在繩的右端發(fā)出一個凸起②，頻率為f2，振幅為A2，且f1<f2，P為兩波源連線的中點，如圖所示，已知機械波在介質中傳播的速度只由介質本身的性質決定。下列說法正確的是()A．兩列波同時到達波源的中點PB．兩列波相遇時，P點的波峰值可達A1＋A2C．兩列波相遇時，繩上波峰值可達A1＋A2的點只有一個，此點在P點左側D．兩列波相遇后，各自仍保持原來的波形獨立傳播二、波的干涉1．干涉條件(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疊加。(2)穩(wěn)定干涉圖樣的產生是有條件的，必須是兩列同類的波，并且波的頻率相同、振動方向在同一直線上、相位差恒定。如果兩列波的頻率不相等，在同一種介質中傳播時其波長就不相等，這樣不能形成穩(wěn)定的振動加強點和減弱點。因此我們就看不到穩(wěn)定的干涉圖樣，只能是一般的振動疊加現象。(3)明顯的干涉圖樣和穩(wěn)定的干涉圖樣意義是不同的，明顯的干涉圖樣除了滿足相干條件外，還必須滿足兩列波振幅差別不大。振幅越是接近，干涉圖樣越明顯。2．關于加強點(區(qū))和減弱點(區(qū))(1)加強點：在某些點兩列波引起的振動始終加強，質點的振動最劇烈，振動的振幅等于兩列波的振幅之和，A＝A1＋A2。(2)減弱點：在某些點兩列波引起的振動始終相互削弱，質點振動的振幅等于兩列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若兩列水波振幅相同，質點振動的合振幅就等于零，水面保持平靜。3．干涉圖樣及其特征(1)干涉圖樣：如圖所示(2)特征：①加強區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變。②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)。③加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔。(3)加強條件：某點到兩個波源的波程差是波長的整數倍，即Δx＝nλ；(n＝0,1,2,3．．．)減弱條件：某點到兩個波源的波程差是半波長的奇數倍，即Δs＝eq\f(λ,2)(2n＋1)；(n＝0,1,2,3．．．)特別提醒(1)振動加強的點的振動總是加強，但并不是始終處于波峰或波谷，它們都在平衡位置附近振動，有的時刻位移也為零。只是振幅為兩列波振幅之和，顯得振動劇烈。(2)振動減弱點的振動始終減弱，位移的大小始終等于兩列波分別引起位移的大小之差，振幅為兩列波振幅之差。如果兩列波的振幅相同，則振動減弱點將會總是處于靜止。例2消除噪聲污染是當前環(huán)境保護的一個重要課題，內燃機、通風機等在排放各種高速氣流的過程中都發(fā)出噪聲，干涉型消聲器可以用來削弱高速氣流產生的噪聲，干涉型消聲器的結構及氣流運行如圖所示，波長為λ的聲波沿水平管道自左向右傳播，當聲波到達a處時，分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2的路程，再在b處相遇，即可達到削弱噪聲的目的，若Δr＝|r2－r1|，則Δr等于()A．波長λ的整數倍 B．波長λ的奇數倍C．半波長eq\f(λ,2)的奇數倍 D．半波長eq\f(λ,2)的偶數倍三、波的衍射與干涉現象的比較干涉與衍射的研究對象不同，從形式上看，衍射是波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現象，而波的干涉是兩列波的疊加；干涉圖樣與衍射圖樣不同，干涉圖樣中有間隔均勻的加強、減弱區(qū)，而衍射圖樣相當于從衍射孔處有一個新的波源。例3利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖a、b所示，則()A．圖a、b均顯示了波的干涉現象B．圖a、b均顯示了波的衍射現象C．圖a顯示了波的干涉現象，圖b顯示了波的衍射現象D．圖a顯示了波的衍射現象，圖b顯示了波的干涉現象〖隨堂演練〗1．(多選)下列關于兩列波相遇時疊加的說法正確的是()A．相遇之后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強B．相遇之后，兩列波的振動情況與相遇前完全相同C．在相遇區(qū)域，任一點的總位移等于兩列波分別在該點引起的位移的矢量和D．相遇之后，振動加強區(qū)域內質點的位移始終最大2.蟋蟀是利用了a發(fā)出聲音，某同學圍繞蟋蟀走了一圈，聽到忽高忽低的蟋蟀聲，這是由于聲波的b現象，請選擇a、b組合正確的是()A．蟋蟀的嘴衍射 B．蟋蟀的翅膀干涉C．蟋蟀的翅膀共振 D．蟋蟀的嘴共振3．(多選)當兩列水波發(fā)生干涉時，如果兩列波的波峰在P點相遇，下列說法正確的是()A．質點P的振動有時是減弱的 B．質點P的振動始終是加強的C．質點P的振幅最大 D．質點P的位移始終最大

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識梳理〗知識點1原來的波形同時矢量和知識點2相同加強減弱干涉頻率相位差干涉干涉〖要點剖析〗例1〖答案〗ACD〖解析〗波的傳播具有獨立性，兩列波同時傳到P點，使P點開始振動，但并非波峰同時傳播到P點，如圖所示兩列波的波長不同，所以當兩列波同時傳播到P點時，兩波峰距P點的距離并不相同，波長較小的波的波峰先到達P點，而兩波峰同時到達的位置在該時刻兩波峰的中間(圖中的O點)，故B項錯誤，A、C、D正確。例2〖答案〗C〖解析〗根據干涉特點知，兩相干波源的距離差為波長的整數倍時，此點為振動加強點，而消除噪聲不能加強，故A、B錯誤；距離差為半波長的奇數倍時，此點為振動減弱點，本題為消除噪音，要減弱振動，所以C正確D錯誤。例3〖答案〗D〖解析〗圖(a)中可以看出只有一條狹縫是一列波的傳播，水波發(fā)生明顯的衍射；圖(b)中有兩個振源，是兩列波的傳播，在重疊區(qū)域，有些區(qū)域振動加強，有些區(qū)域振動減弱，是干涉現象，故選項D正確?！茧S堂演練〗1.〖答案〗BC〖解析〗A錯，B對：波在相遇時獨立傳播，互不影響。C對：根據波的疊加原理，在兩列波相遇區(qū)域振動位移等于兩列波分別引起振動的位移的矢量和。D錯：振動加強點只是振幅加大，仍在平衡位置附近振動，位移是變化