3.4波的干涉课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册(共28张PPT)

(共28张PPT)
第三章 机械波
第四节 波的干涉
人教版（2019）选择性必修一
目录
一、波的叠加
二、波的干涉
什么是波的衍射？ 发生明显衍射现象的条件？
波可以绕过障碍物或通过障碍物上的孔、缝而在障碍物的后面继续传播的现象叫做波的衍射。只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。
问题：两列波相遇会发生什么现象？
在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案。这种图案是怎样产生的？
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在介质中常常有几列波同时传播。两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变各自的运动特征呢？
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观察实验
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1.波的独立传播特性
两列波相遇后，每列波仍像相遇前一样，保持各自原来的运动特征(频率、波长、振幅、振动方向等)，继续向前传播。
2.波的叠加原理
在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。
注意:波的叠加是无需条件的,任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。
3.每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动。
一、波的叠加
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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，在重叠的区域里出现相对平静的（振动减弱）区域和激烈振动（振动加强）区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开。
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【思考】如何才能形成稳定的振动加强减弱区域呢？
(1)两波源的频率相同；
(2)相位差恒定（状态之间的时间偏移量恒定）；
(3)振动方向相同。
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定义：频率相同,振动方向相同,相位差恒定的两列波叠加，某些区域振动始终加强（合振幅大），某些区域的振动始终减弱（合振幅小），且加强和减弱的区域互相间隔该现象叫波的（稳定的）干涉，形成图样叫做干涉图样。
形成稳定干涉图样的条件:(1)两波源的频率相同。
(2)振动方向相同（相反也可以）。
(3)相位差恒定。
注意：1、虽然干涉是波的叠加的结果，但叠加未必都产生干涉现象
2、不仅水波能发生干涉现象，声波、电磁波等一切波只要满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定都能发生干涉，干涉是波特有的现象。
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二、波的干涉
振动加强
振动加强
振动减弱
振动减弱
振动加强处，介质中的质点：
（1）位置不随时间变化，仍在平衡位置振动，其位移大小和方向都随时间做周期性变化。
（2）但振动始终是加强的，即振幅最大，满足叠加原理。
振动减弱处，介质中的质点：
（1）位置不随时间变化，仍在平衡位置振动，其位移大小和方向都随时间做周期性变化。
（2）但振动始终是减弱的，即振幅最小，满足叠加原理。
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(1)振动加强点始终加强（振幅不变且最大，不是位移始终最大），振动减弱点始终减弱（振幅最小，位移之差，当两列波振幅相等时，振幅为零），加强点和减弱点始终以振源的频率振动，其位移随时间变化，均在其平衡位置振动，不是始终处在波峰或波谷。对减弱点而言，可以始终不振（合位移为零）。
(2)振动加强点和减弱点是间隔出现。
(3)干涉图样中，不只有振动加强的质点
和振动减弱的质点。
(4)振动最强的质点连起来，为振动加强区；
最弱的质点连起来，为振动减弱区；
(5)强区和弱区是相互隔开，强弱相间的。
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(1)若P点为振动加强点：
（n = 0,1,2,……）
则有P点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍或半个波长的偶数倍。
加强点和减弱点的分布规律（两波源的相位相同）注意：同相和反相
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,……）
(2)若P点为振动减弱点：
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【学以致用1】（多选）下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是（ ）
A.相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强
B.相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同
C.在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和
D.几个人在同一房间说话，相互听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰
答案：BCD
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【学以致用2】（多选）一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端点P、Q同时开始上下振动，一段时间后的波形如图所示。对于以后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是（　　）
A．两列波将同时到达中点M
B．两列波波速之比为1∶2
C．中点M的振动点总是加强的
D．绳的两端点P、Q开始振动的方向相同
答案：AD
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【学以致用3】（多选）如图所示，A、B为两个完全相同的相干波源，它们产生的两列波在AB连线的中垂线上的P点相遇时，则（ ）
A、P点振动始终加强
B、 P点振动有时加强，有时减弱
C、 P点位移始终等于振幅
D、 P点位移有时为零
答案：AD
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二、波的干涉
2、振动加强区和振动减弱区的判断。
1、发生稳定干涉的条件：频率相同、相位差恒定、振动方向相同。
3、一切波（只要满足条件）都能发生干涉现象，干涉和衍射一样都是波特有的现象。
一、波的叠加
波的叠加原理: 几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和．
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