3.4 波的干涉 课件(共22张PPT) 高二物理人教版（2019）选择性必修1

(共22张PPT)
第4节 波的干涉
第三章 机械波
雨滴下落不同步，相差也不恒定
有几列波在同一介质中传播，当它们相遇后会发生什么情况呢？会不会像两个球相遇一样改变了它们的运动状态呢？
1.知道波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果。
2.知道波的干涉及其图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动加强点、减弱点的振动情况。
知识点一、波的叠加
演示：观察波两列波的传播情况
【视频：波的叠加】
思考：通过以上观察和分析，波的叠加有什么特点？
1.波传播的独立性:
几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样互不干扰.
生活实例：
①红绿光束空间交叉相遇(红是红、绿是绿、…)
②听乐队演奏(仍可辨出不同乐器的音色、旋律)
③空中无线电波很多(仍能分别接收各个电台)
④会议室内声音特响（仍能区分出每一个人的说话声音）
2.波的叠加原理
本质：位移的合成
振动加强
振幅增大
峰
峰
在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所引起的振动，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。
x1
0
t
A1
-A1
x2
0
t
-A2
A2
x
0
t
A
-A
此时A=A1+A2 （特别：当A1=A2 ，A=2A1）
（1）波峰遇波峰
x
0
t
x1
0
t
A1
-A1
x2
0
t
-A2
A2
x
0
t
A
-A
（2）波峰遇波谷
此时A=A1 - A2 （特别：当A1=A2 ，A=0）
练一练
1.两列振幅和波长都相同而传播方向相反的波(如图甲所示),在相遇的某一时刻,两列波“消失”(如图乙所示)。此时介质中x、y两质点的运动方向是(　　)
A.x向下,y向上 B.x向上,y向下
C.x、y都向上 D.x、y都向下
A
2.(多选)如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b，且f1A.两列波比较，a波将先到达P点
B.两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1＋A2
C.b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点
D.两列波相遇时，绳上位移可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点的左侧
CD
知识点二、波的干涉
演示：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。
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稳定的，而且相互隔开。
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。
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。
条件
2.干涉现象的解释
（1）两列同频率的波在某点引起的振动：
①步调相同，质点的振动加强；
②步调相反，质点的振动减弱。
（2）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的。
①振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。
②振动加强点和振动减弱点是间隔出现。
③干涉图样中，不只有振动加强的质点和振动减弱的质点。
把振动最强的质点连起来，为振动加强区；
振动最弱的质点连起来，为振动减弱区。
强区和弱区是相互隔开，强弱相间的
3.干涉图样的特点：
思考：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？
3.5λ
5λ
3λ
5λ
4.加强点和减弱点的分布规律（两波源的相位相同）
①若P点为振动加强点：
则有P点到两列波的波源的距离差（波程差）等于波长的整数倍或半个波长的偶数倍。
（n=0,1,2……）
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……）
思考判断
(1)任意两列波都能产生稳定干涉现象。( )
(2)发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同。( )
(3)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷。( )
(4)在振动加强的区域，有时质点的位移等于零。( )
(5)能产生稳定干涉图样的两列波叠加时，振动加强的位置和减弱的位置是不变的。( )
×
×
√
√
√
练一练
1.(多选)下图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示某时刻的波峰,虚线表示的是波谷,下列说法正确的是(　 　)
A.a、c两点的振动加强,b、d两点的振动减弱
B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间
C.经适当的时间后,加强点和减弱点的位置互换
D.经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波谷,原来位于波谷的点将位于波峰
AD
2.下列现象属于波的干涉现象的是(　　)
A.面对障碍物大喊一声,过一会听见自己的声音
B.将一个音叉敲响,人围绕它走一周,将听到忽强忽弱的声音
C.在障碍物的后面可以听到前面的人说话的声音
D.一人敲一下长钢管的一端,另一人紧贴长钢管的另一端,先后听到两次声音
B
3.两列波相叠加产生了稳定的干涉现象,得到了干涉图样,以下关于干涉的说法错误的是(　　)
A.两列波的频率一定相等
B.振动加强区与振动减弱区总是相互间隔的
C.振动加强区与振动减弱区交替变化
D.振动加强区在空间的位置一直不变
C
波的干涉
波的叠加
波的干涉
波传播的独立性
波的叠加原理
产生稳定干涉的条件
干涉图样及其特点