3.4 波的干涉 课件(共18张PPT)-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册
文档属性
| 名称 | 3.4 波的干涉 课件(共18张PPT)-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-08-06 09:33:43 | ||
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文档简介
(共18张PPT)
新知导入
这种图案是怎样产生的？
生活中，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。
新知讲解
一、波的叠加
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？
观察波的叠加现象
在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，在绳上分别产生相向传播的两列波（图3.4-1甲）。
观察两列波的传播情况。
图3.4-1波的叠加
新知讲解
一、波的叠加
可以发现，两列波在彼此相遇并穿过后，波的形状何相遇前一样，传播的情形也和相遇前一样（图3.4-1戊）。
波的独立传播：即各自的波长、频率等保持不变。
事实表明，几列波相遇时能够保持各自的运动特征，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，质点的位移就等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和（图3.4-1丙）。
图3.4-1波的叠加
观察波的叠加现象
在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，在绳上分别产生相向传播的两列波（图3.4-1甲）。
观察两列波的传播情况。
新知讲解
一、波的叠加
两列周期相同的波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？
新知讲解
二、波的干涉
观察水波的干涉
水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源。这两个波源发出的是频率相同的波。两列波的振动方向也相同，水面质点的振动都沿上下方向。由于两根细杆是同步振动的，所以它们振动的相位差保持不变（总是0）。
图3.4-2水波干涉图样
现象：这两列波相遇后，在它们重叠的区域形成如图3.4-2所示的图样：水面上出现了一条条相对平静的区域和激烈振动的区域，这两类区域在水面上的位置时稳定的。
怎么解释上面观察到的现象呢？
如图3.4-3，用两组同心圆表示从波源发出的两列波蓝线圈表示波峰，黑色圈表示波谷。蓝线圆与黑线圆间的距离等于半个波长，蓝线与蓝线、黑线与黑线之间的距离等于一个波长。
图3.4-3波的干涉的示意图
①把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区；
②相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减弱区；
③振动加强区和振动减弱区是相互隔开的。
怎么解释上面观察到的现象呢？
如图3.4-3，用两组同心圆表示从波源发出的两列波蓝线圈表示波峰，黑色圈表示波谷。蓝线圆与黑线圆间的距离等于半个波长，蓝线与蓝线、黑线与黑线之间的距离等于一个波长。
图3.4-3波的干涉的示意图
注意：
（1）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。
（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。
波的干涉： 频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉。
图3.4-3波的干涉的示意图
产生干涉的条件：两列波的频率必须相同。
声波也能发生干涉。
一切波都能发生干涉和衍射现象。
干涉和衍射是波特有的现象。
判断振动加强和减弱的常用方法
①条件判断法
振动频率相同、振动步调完全相同的两波源的波叠加时，设某点到两波源的距离差为Δr。
①当Δr＝k·λ(k＝0,1,2…)时为加强点。
②当Δr＝(2k＋1)· λ/ 2 时为减弱点(k＝0,1,2…)。
若两波源振动步调相反，则上述结论相反。
②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/4，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。
例题
例1：当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的有（ ）
A、质点P的振幅最大
B、质点P的振动始终是加强的
C、质点P的位移始终最大
D、质点P的位移有时候为零
ABC
例题
例2：(多选)如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，下列说法错误的是( )
A、e、f两点的振动介于加强和减弱之间
B、a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱
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
AC
总结提升
波的叠加
波的干涉
原理
波的干涉
现象
定义
产生条件
判断方法
课堂检测
【练习1】（多选）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 所
示（两波源均只发出半个波）。则根据波的叠加
原理，以下叙述错误的是（ ）
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③所示
D、当t=2 s时，波形如图②所示；当t=4 s时，波形如图①所示
ABD
课堂检测
【练习2】（多选）如图所示，实线与虚线分别表示振幅为A、频率均相同的两列波的波峰和波谷，此刻M是波峰与波峰的相遇点，下列说法中正确的是（ ）
A、P、N两处的质点始终处在平衡位置
B、随着时间的推移，M处的质点将向O处移动
C、O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A
D、从该时刻起，经过四分之一周期，M处的质点到达平衡位置，此时
位移为零
ACD
课堂检测
【练习3】在下图所描述的时刻，M是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。
（1）随着时间的推移，这个凸起最高的位置在向哪个方向移动？是不是M质点在向那个方向迁移？M质点在哪个方向上运动？
（2）指出图中哪个位置是凹下最低的位置（只需指出一个）。随着时间的推移，这个凹下最低的位置在向哪个方向移动？
（3）由图中时刻经过时，M质点的位移有什么特点？
1、教材78页练习与应用；
2、对应章节练习册。
课后作业
新知导入
这种图案是怎样产生的？
生活中，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。
新知讲解
一、波的叠加
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？
观察波的叠加现象
在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，在绳上分别产生相向传播的两列波（图3.4-1甲）。
观察两列波的传播情况。
图3.4-1波的叠加
新知讲解
一、波的叠加
可以发现，两列波在彼此相遇并穿过后，波的形状何相遇前一样，传播的情形也和相遇前一样（图3.4-1戊）。
波的独立传播：即各自的波长、频率等保持不变。
事实表明，几列波相遇时能够保持各自的运动特征，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，质点的位移就等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和（图3.4-1丙）。
图3.4-1波的叠加
观察波的叠加现象
在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，在绳上分别产生相向传播的两列波（图3.4-1甲）。
观察两列波的传播情况。
新知讲解
一、波的叠加
两列周期相同的波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？
新知讲解
二、波的干涉
观察水波的干涉
水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源。这两个波源发出的是频率相同的波。两列波的振动方向也相同，水面质点的振动都沿上下方向。由于两根细杆是同步振动的，所以它们振动的相位差保持不变（总是0）。
图3.4-2水波干涉图样
现象：这两列波相遇后，在它们重叠的区域形成如图3.4-2所示的图样：水面上出现了一条条相对平静的区域和激烈振动的区域，这两类区域在水面上的位置时稳定的。
怎么解释上面观察到的现象呢？
如图3.4-3，用两组同心圆表示从波源发出的两列波蓝线圈表示波峰，黑色圈表示波谷。蓝线圆与黑线圆间的距离等于半个波长，蓝线与蓝线、黑线与黑线之间的距离等于一个波长。
图3.4-3波的干涉的示意图
①把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区；
②相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减弱区；
③振动加强区和振动减弱区是相互隔开的。
怎么解释上面观察到的现象呢？
如图3.4-3，用两组同心圆表示从波源发出的两列波蓝线圈表示波峰，黑色圈表示波谷。蓝线圆与黑线圆间的距离等于半个波长，蓝线与蓝线、黑线与黑线之间的距离等于一个波长。
图3.4-3波的干涉的示意图
注意：
（1）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。
（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。
波的干涉： 频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉。
图3.4-3波的干涉的示意图
产生干涉的条件：两列波的频率必须相同。
声波也能发生干涉。
一切波都能发生干涉和衍射现象。
干涉和衍射是波特有的现象。
判断振动加强和减弱的常用方法
①条件判断法
振动频率相同、振动步调完全相同的两波源的波叠加时，设某点到两波源的距离差为Δr。
①当Δr＝k·λ(k＝0,1,2…)时为加强点。
②当Δr＝(2k＋1)· λ/ 2 时为减弱点(k＝0,1,2…)。
若两波源振动步调相反，则上述结论相反。
②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/4，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。
例题
例1：当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的有（ ）
A、质点P的振幅最大
B、质点P的振动始终是加强的
C、质点P的位移始终最大
D、质点P的位移有时候为零
ABC
例题
例2：(多选)如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，下列说法错误的是( )
A、e、f两点的振动介于加强和减弱之间
B、a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱
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
AC
总结提升
波的叠加
波的干涉
原理
波的干涉
现象
定义
产生条件
判断方法
课堂检测
【练习1】（多选）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 所
示（两波源均只发出半个波）。则根据波的叠加
原理，以下叙述错误的是（ ）
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③所示
D、当t=2 s时，波形如图②所示；当t=4 s时，波形如图①所示
ABD
课堂检测
【练习2】（多选）如图所示，实线与虚线分别表示振幅为A、频率均相同的两列波的波峰和波谷，此刻M是波峰与波峰的相遇点，下列说法中正确的是（ ）
A、P、N两处的质点始终处在平衡位置
B、随着时间的推移，M处的质点将向O处移动
C、O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A
D、从该时刻起，经过四分之一周期，M处的质点到达平衡位置，此时
位移为零
ACD
课堂检测
【练习3】在下图所描述的时刻，M是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。
（1）随着时间的推移，这个凸起最高的位置在向哪个方向移动？是不是M质点在向那个方向迁移？M质点在哪个方向上运动？
（2）指出图中哪个位置是凹下最低的位置（只需指出一个）。随着时间的推移，这个凹下最低的位置在向哪个方向移动？
（3）由图中时刻经过时，M质点的位移有什么特点？
1、教材78页练习与应用；
2、对应章节练习册。
课后作业