2020-2021学年高二物理竞赛波的干涉课件(共34张PPT)

(共34张PPT)
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波的干涉
波频率相同，振动方向相同，位相差恒定
某些点振动始终加强，另一些点振动始终减弱或完全抵消.
(1)干涉现象
满足干涉条件的波称相干波.
(2)干涉条件
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合振幅最大
当
合振幅最小
当
位相差 决定了合振幅的大小.
讨 论
干涉加强（相长）
干涉减弱（相消）
定值
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一 驻波的产生
2 现象
1 条件 两列振幅相同的相干波相向传播
3 驻 波 的 形 成
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二 驻波方程
正向
负向
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驻波方程
讨论
(1)振幅
当
处为波节
相邻波节间距：
每个点振幅恒定不变（与时间无关），不同质元的振幅不同。
处为波腹
当
相邻波腹间距：
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x
y
波节
波腹
振幅包络图
(2) 相位分布
相邻两波节间各点振动相位相同
一波节两侧各点振动相位相反
（3）驻波中没有净能量传递
结论：波形不动, 分段振动(驻波)
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边界条件
驻波一般由入射、反射波叠加而成，反射发生在两介质交界面上，在交界面处出现波节还是波腹，取决于介质的性质.
波疏介质,波密介质
介质分类
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波密介质
较大
波疏介质
较小
波疏介质 波密介质
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当波从波疏介质垂直入射到波密介质,被反射到波疏介质时形成波节. 入射波与反射波在此处的相位时时相反, 即反射波在分界处产生 的相位跃变，相当于出现了半个波长的波程差，称半波损失.
三 相位跃变（半波损失）
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当波从波密介质垂直入射到波疏介质， 被反射到波密介质时形成波腹. 入射波与反射波在此处的相位时时相同，即反射波在分界处不产生相位跃变.
波密介质 波疏介质
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振动的简正模式
两端固定的弦线形成驻波时，波长 和弦线长 应满足
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一端固定一端自由的弦振动的简正模式
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例题 ： 位于A、B两点的两个波源，振幅相等，频率都是100赫兹，相差为 ，其A、B 相距30米，波速为400米/秒，求: AB连线之间因相干涉而静止的各点的位置。
解：如图所示，取A点为坐标原点，A、B联线为X轴，取A点的振动方程 :
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相干相消的点需满足：
可见在A、B两点是波腹处。
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例 如图, 一列沿x轴正向传播的简谐波方程为 (m)
（1）
在1，2两种介质分界面上点A与坐标原点O相距L=2.25 m.已知介质2的波阻大于介质1的波阻, 反射波与入射波的振幅相等, 求：
（1）反射波方程;
（2）驻波方程;
（3）在OA之间波节和波腹的位置坐标.
y
L
O
A
x
1
2
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解 (1)
由入射波方程得A点的入射振动方程
y
L
O
A
x
1
2
A点的反射振动
O点的反射振动
反射波方程为：
(m)
（2）
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（2）
（3） 令
令
得波节坐标
≤
得波腹坐标
≤
练习波长为 的平面简谐波沿 x正向传播如图已知 Q 处振动方程为 , 波在M处遇一波密媒质反射面, 且假设反射波振幅仍为A。 求：
（1）该平面简谐波方程；
（2）反射波方程；
（3）驻波方程。
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解:
（1）以Q 为参考点
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（2）
以 P 为参考点，波由
所需时间
+

整理后得
反射波为
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（3）
波腹
共10个波腹
入射波与反射波叠加成驻波，方程为
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呜
人耳听到的声音的频率与声源的频率一定相同吗？
讨论
接收频率——单位时间内观测者接收到的振动次数或完整波数.
发射频率
接收频率
只有波源与观察者相对静止时才相等.
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多普勒效应：当波源S和接收器R有相对运动时, 接收器所测得的频率不等于波源振动频率的现象
以介质为参考系，并设波源和观测者的运动都发生在它们之间的联线上.
vS—波源相对于介质的速度,趋近观察者为正;
v R —观察者相对介质的速度,趋近波源为正;
设波传播速度为u
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观察者接收的频率
观察者向波源运动
观察者远离波源运动
一 波源不动,观察者相对介质以 运动
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二 观察者不动,波源相对介质以 运动
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A
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波源向观察者运动
观察者接收的频率
波源远离观察者运动
A
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三 波源与观察者同时相对介质运动
接近为+ ，远离为 -
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若波源与观察者不沿二者连线运动
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例1 利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为 的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为 .已知空气中的声速 ， 求车速.
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解 (1)车为接收器
车速
(2)车为波源