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21张PPT)
文档属性
| 名称 | 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21张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 39.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-11 14:59:05 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
3.4 波的干涉
学习目标
1. 了解波的叠加原理，了解波的叠加过程中质点的合位移。
2. 从振动角度认识振动加强区域和减弱区域。
3. 通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样。
4. 知道干涉现象是波特有的现象，了解波发生稳定干涉的条件。
导入
思考：
这种图案是怎样产生的呢？
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。
内容讲解
一、波的叠加
观察：
波的叠加现象
一、波的叠加
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.
甲
乙
丙
丁
戊
图3.4-1 波的叠加
一、波的叠加
在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，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．
2、波的叠加原理
相遇时刻
1
2
相遇过程
分离时刻
二、波的干涉
观察：
水波的干涉
二、波的干涉
在某一时刻，水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，（图中的M点）经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的最强点，质点的振动最激烈。
图3.4-3 波的干涉示意图
二、波的干涉
图3.4-3 波的干涉示意图
在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇（图中的N点），经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是最弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静．
振动的加强区
振动的减弱区
振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱．
二、波的干涉
1.两个波源的频率相同
2.两个波源的相位差保持不变
3.两列波在相遇区域各质点引起的振动方向总是相同的
定义：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫作波的干涉。形成的这种稳定图样叫作干涉图样。
一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象
3、产生稳定干涉的条件：
二、波的干涉
加强点和减弱点的判断方法
1.现象判断法
若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强点；若某点总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．
若某点是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播 T，看该点是波峰和波峰(波谷与波谷)相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判断该点是加强点还是减弱点．
哪些点是加强点？哪些是减弱点？
二、波的干涉
P点是振动加强点的条件是：
P点是振动减弱点的条件是：
2.条件判断法
如图A、B是两个振动情况相同的波源，点P到A、B距离分别是S1 和S2 ，则：
ΔS=∣S1-S2∣=(2n-1) λ（n=1,2,3…）
ΔS=∣S1-S2∣=nλ（n=1,2,3…）
甲
乙
丙
波长不同的水波通过宽度一定的狭缝
保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长：
波长与狭缝宽度相差不多时，有明显的衍射现象，随着波长的减小，衍射现象变得不明显
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。
波发生明显衍射的条件：
二、波的干涉
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
干涉图样的形成原因分析
波形成稳定干涉的条件
观察波的干涉现象
加强点和减弱点的判断方法
观察波的叠加现象
三、总结
例题分析
四、例题分析
例1、波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端，两波源发出的波在绳中的传播速度均是1 m/s。在t=0时刻绳上的波形如图 （a）所示（两波源均只发出半个波）。则根据波的叠加原理，以下叙述正确的是（ ）
A.当t=2 s时，波形如图①所示；当t=4 s时，波形如图②所示
B.当t=2 s时，波形如图①所示；当t=4 s时，波形如图③所示
C.当t=2 s时，波形如图②所示；当t=4 s时，波形如图①所示
D.当t=2 s时，波形如图②所示；当t=4 s时，波形如图③所示
D
解析：当t=2 s时，根据传播速度可知，它们相互重叠，由于振动方向相反，则振动减弱，波形如图②所示；当t=4 s时，各自传播了4 m，由于互不干扰，所以波形如图③所示，故选项D正确。
四、例题分析
例2、(多选)关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是( )
A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加
B．任何两列波相遇都会叠加
C．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点
D．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零
BD
解析：根据波的叠加和干涉的概念可知，只要两列波相遇就会叠加，但如果两列波的频率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，所以A错误，B正确；发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇的点，所以C错误；因为某质点振动加强仅是振幅加大，但只要仍在振动就一定有位移为零的时刻，所以D正确．
四、例题分析
例3、(多选)如图所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时产生的干涉图．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示波谷．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
解析：波的干涉图样中的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着．但振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的．a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确；e位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误；相干波叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确．
四、例题分析
例4、 如图所示，在均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x=0.1sin 20πt（m），形成的机械波的波速都是10 m/s。介质中P点与A、B两波源间的距离分别为
4 m和5 m。则（ ）
A.波的周期为0.2 s B.波的波长为2 m
C.P点一定是振动加强点 D.P点可能是振动减弱点
C
解析:A错;设简谐波的波速为v，周期为T，由题意知：T= 2π/w=2π/20π s=0.1 s。B错;根据v=λ/T 可得λ=vT=10×0.1 m=1 m。C对，D错：根据题意，P点到A、B两个波源的路程差Δs=5 m-4 m=1 m=λ，所以P点的振动加强。
谢谢！
3.4 波的干涉
学习目标
1. 了解波的叠加原理，了解波的叠加过程中质点的合位移。
2. 从振动角度认识振动加强区域和减弱区域。
3. 通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样。
4. 知道干涉现象是波特有的现象，了解波发生稳定干涉的条件。
导入
思考：
这种图案是怎样产生的呢？
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。
内容讲解
一、波的叠加
观察：
波的叠加现象
一、波的叠加
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.
甲
乙
丙
丁
戊
图3.4-1 波的叠加
一、波的叠加
在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，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．
2、波的叠加原理
相遇时刻
1
2
相遇过程
分离时刻
二、波的干涉
观察：
水波的干涉
二、波的干涉
在某一时刻，水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，（图中的M点）经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的最强点，质点的振动最激烈。
图3.4-3 波的干涉示意图
二、波的干涉
图3.4-3 波的干涉示意图
在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇（图中的N点），经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是最弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静．
振动的加强区
振动的减弱区
振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱．
二、波的干涉
1.两个波源的频率相同
2.两个波源的相位差保持不变
3.两列波在相遇区域各质点引起的振动方向总是相同的
定义：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫作波的干涉。形成的这种稳定图样叫作干涉图样。
一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象
3、产生稳定干涉的条件：
二、波的干涉
加强点和减弱点的判断方法
1.现象判断法
若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强点；若某点总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．
若某点是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播 T，看该点是波峰和波峰(波谷与波谷)相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判断该点是加强点还是减弱点．
哪些点是加强点？哪些是减弱点？
二、波的干涉
P点是振动加强点的条件是：
P点是振动减弱点的条件是：
2.条件判断法
如图A、B是两个振动情况相同的波源，点P到A、B距离分别是S1 和S2 ，则：
ΔS=∣S1-S2∣=(2n-1) λ（n=1,2,3…）
ΔS=∣S1-S2∣=nλ（n=1,2,3…）
甲
乙
丙
波长不同的水波通过宽度一定的狭缝
保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长：
波长与狭缝宽度相差不多时，有明显的衍射现象，随着波长的减小，衍射现象变得不明显
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。
波发生明显衍射的条件：
二、波的干涉
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
干涉图样的形成原因分析
波形成稳定干涉的条件
观察波的干涉现象
加强点和减弱点的判断方法
观察波的叠加现象
三、总结
例题分析
四、例题分析
例1、波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端，两波源发出的波在绳中的传播速度均是1 m/s。在t=0时刻绳上的波形如图 （a）所示（两波源均只发出半个波）。则根据波的叠加原理，以下叙述正确的是（ ）
A.当t=2 s时，波形如图①所示；当t=4 s时，波形如图②所示
B.当t=2 s时，波形如图①所示；当t=4 s时，波形如图③所示
C.当t=2 s时，波形如图②所示；当t=4 s时，波形如图①所示
D.当t=2 s时，波形如图②所示；当t=4 s时，波形如图③所示
D
解析：当t=2 s时，根据传播速度可知，它们相互重叠，由于振动方向相反，则振动减弱，波形如图②所示；当t=4 s时，各自传播了4 m，由于互不干扰，所以波形如图③所示，故选项D正确。
四、例题分析
例2、(多选)关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是( )
A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加
B．任何两列波相遇都会叠加
C．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点
D．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零
BD
解析：根据波的叠加和干涉的概念可知，只要两列波相遇就会叠加，但如果两列波的频率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，所以A错误，B正确；发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇的点，所以C错误；因为某质点振动加强仅是振幅加大，但只要仍在振动就一定有位移为零的时刻，所以D正确．
四、例题分析
例3、(多选)如图所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时产生的干涉图．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示波谷．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
解析：波的干涉图样中的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着．但振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的．a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确；e位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误；相干波叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确．
四、例题分析
例4、 如图所示，在均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x=0.1sin 20πt（m），形成的机械波的波速都是10 m/s。介质中P点与A、B两波源间的距离分别为
4 m和5 m。则（ ）
A.波的周期为0.2 s B.波的波长为2 m
C.P点一定是振动加强点 D.P点可能是振动减弱点
C
解析:A错;设简谐波的波速为v，周期为T，由题意知：T= 2π/w=2π/20π s=0.1 s。B错;根据v=λ/T 可得λ=vT=10×0.1 m=1 m。C对，D错：根据题意，P点到A、B两个波源的路程差Δs=5 m-4 m=1 m=λ，所以P点的振动加强。
谢谢！