2013-2014学年高二物理配套课件：2-5～6 波的干涉、衍射 多普勒效应（教科版选修3-4）.ppt

名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 5 波的干涉、衍射波的干涉、衍射 6 多普勒效应多普勒效应 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 1知道波的叠加原理知道波的叠加原理，知道什么是波的干涉条件知道什么是波的干涉条件、干涉现象和干干涉现象和干涉图样涉图样 2知道什么是波的衍射现象知道什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件知道波发生明显衍射现象的条件 3知道干涉现象知道干涉现象、波的衍射现象都是波所特有的现象波的衍射现象都是波所特有的现象 4知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别 5知道什么是多普勒效应知道什么是多普勒效应 6能运用多普勒效应解释一些物理现象能运用多普勒效应解释一些物理现象 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 一一、波的叠加原理波的叠加原理 波的互不干扰特性波的互不干扰特性 介介质中几列波相遇后质中几列波相遇后，仍将保持它们各自原有的仍将保持它们各自原有的 (频率频率、振幅振幅、振动方向振动方向、传播方向等传播方向等)继续传播继续传播，并不因为有其他波的并不因为有其他波的存在而发生变化存在而发生变化 在在几列波传播的重叠区域内几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的质点要同时参与由几列波引起的振动振动，质点的质点的 等于各列波单独存在时在该处引起的振动等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的位移的 特性特性 总位移总位移 矢量和矢量和 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 二二、波的干涉现象波的干涉现象 实验及现象实验及现象 (1)实实验：在水波槽中验：在水波槽中，使水面上的两个振子以相同的频率使水面上的两个振子以相同的频率、相相同的振动方向发生振动同的振动方向发生振动，产生两列相同的波产生两列相同的波 (2)现象：如图现象：如图2-5、6-1所示所示，在振动着的水面上在振动着的水面上，出现一条条出现一条条从两个波源中间展开来的水面相对从两个波源中间展开来的水面相对 的区域和振动的区域和振动 的的区域区域这两种区域的分布固定而且相互隔开这两种区域的分布固定而且相互隔开 平静平静 较强较强 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 图图2-5、6-1 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 频频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终 ，另一些区域的质点振动始终，另一些区域的质点振动始终 ，并且这两种区域互相，并且这两种区域互相间隔、间隔、不变这种稳定的叠加现象不变这种稳定的叠加现象(图样图样)叫做波的干叫做波的干涉涉 产产生干涉的一个必要条件是两列波的生干涉的一个必要条件是两列波的 必须相同必须相同 加强加强 减弱减弱 位置保持位置保持 频率频率 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 三三、波的衍射现象波的衍射现象 定义定义：波波能够能够 障碍物继续传播的现象叫做波的衍射障碍物继续传播的现象叫做波的衍射 注意：注意：(1)衍射是波特有的现象衍射是波特有的现象 (2)一切波都能发生衍射现象一切波都能发生衍射现象，只是有的明显只是有的明显，有的不明显而有的不明显而已已 (3)波的直线传播只是在衍射不明显时的近似波的直线传播只是在衍射不明显时的近似 产生明显衍射现象的条件产生明显衍射现象的条件 当当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长 ，或或 时时，就能观察到明显的衍射现象就能观察到明显的衍射现象 绕过绕过 相差不多相差不多 比波长小比波长小 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 四四、多普勒效应多普勒效应Z 概念概念：当当波源和观测者之间有波源和观测者之间有 ，使观测者测得的频率使观测者测得的频率与波源的频率不同的现象叫做多普勒效应与波源的频率不同的现象叫做多普勒效应多普勒效应是波独多普勒效应是波独有的特征有的特征 多普勒效应产生的原因多普勒效应产生的原因 (1)波波源与观测者相对静止时源与观测者相对静止时，单位时间内通过观测者的波峰单位时间内通过观测者的波峰(或密部或密部)的数目是的数目是 的的，观测者观测到的频率观测者观测到的频率 波源振动波源振动的频率的频率 (2)波源与观测者相互靠近时波源与观测者相互靠近时，单位时间内通过观测者的波峰单位时间内通过观测者的波峰(或密部或密部)的数目的数目 ，观测者观测到的频率观测者观测到的频率 波源的频率波源的频率，即观测者观测到的频率即观测者观测到的频率 (3)波源与观测者相互远离时波源与观测者相互远离时，观测者观测到的频率观测者观测到的频率 相对运动相对运动 一定一定 等于等于 增加增加 大于大于 增加增加 变小变小 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 五五、多普勒效应的应用多普勒效应的应用 交交通警车向行进中的车辆发射通警车向行进中的车辆发射 的超声波的超声波，同时测量同时测量 的频率的频率，根据反射波频率根据反射波频率 就能知道车辆的就能知道车辆的速度速度 测测量星球上某些元素发出的光波的量星球上某些元素发出的光波的 ，然后与地球上这些然后与地球上这些 元素元素 时发光的频率对照时发光的频率对照，可得星球的速度可得星球的速度 向向人体内发射人体内发射 的超声波，超声波被血管中的血流的超声波，超声波被血管中的血流 后又被仪器接收，测出反射波的后又被仪器接收，测出反射波的 就可得血流速度就可得血流速度 频率已知频率已知 反射波反射波 变化的多少变化的多少 频率频率 静止静止 频率已知频率已知 频率变化频率变化 反射反射 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 一一、波的干涉波的干涉 波的干涉条件波的干涉条件 (1)波波的叠加是无条件的的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠任何频率的两列波在空间相遇都会叠加加 (2)稳定干涉图样的产生是有条件的稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列波的频率相同必须是两列波的频率相同、相位差恒定相位差恒定如果两列波的频率不相等如果两列波的频率不相等，在相遇的区域里不同在相遇的区域里不同时刻各质点叠加的结果都不相同时刻各质点叠加的结果都不相同，看不到稳定的干涉图样看不到稳定的干涉图样 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习(3)应该明确波的干涉条件中所指应该明确波的干涉条件中所指“振动加强的点到两波源的距离振动加强的点到两波源的距离等于波长的整数倍等于波长的整数倍”这一结论是有条件的这一结论是有条件的，条件是：两波源的振条件是：两波源的振动情况完全相同动情况完全相同即两波源的位置固定即两波源的位置固定，振动方向相同振动方向相同，步调完步调完全一致全一致(4)振动加强的点始终在以振源的频率振动的振动加强的点始终在以振源的频率振动的，其振幅不变其振幅不变，但其但其位移随时间发生变化位移随时间发生变化(5)振动加强的点的振动总是加强振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移为零有的时刻位移为零 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习(6)振动减弱的点的振动始终减弱，它位移的大小始终等于两列波振动减弱的点的振动始终减弱，它位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差如果两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差如果两列波的振幅相同，则振动减弱的点将总是处于静止的的振幅相同，则振动减弱的点将总是处于静止的 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 加强点和减弱点的位置加强点和减弱点的位置 波波源的振动步调一致源的振动步调一致、频率相同的甲频率相同的甲、乙两列波在介质中相遇乙两列波在介质中相遇，发生干涉发生干涉，形成稳定的干涉图样形成稳定的干涉图样设甲波的振幅为设甲波的振幅为A1，乙波的振乙波的振幅为幅为A2，则则(1)在干涉区域内在干涉区域内，振动加强点总是加强点振动加强点总是加强点，振动减弱点总是减振动减弱点总是减弱点弱点但加强点的位移不总是最大但加强点的位移不总是最大，加强点在自己原来的平衡位加强点在自己原来的平衡位置附近振动置附近振动，振动的振幅为振动的振幅为AA1A2；减弱点的位移不总是等；减弱点的位移不总是等于零于零，减弱点在自己原来的平衡位置附近振动减弱点在自己原来的平衡位置附近振动，振动的振幅为振动的振幅为A|A1A2|.名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习(2)若若C点到两波源的距离之差点到两波源的距离之差s|CS1CS2|n(n0,1,2)，则则C点为振动加强点；点为振动加强点；若若D点到两波源的距离之差点到两波源的距离之差s|DS1DS2|(2n1)2(n0,1,2)，则，则D点为振动减弱点点为振动减弱点(3)振动加强点形成加强区，减弱点形成减弱区，加强区和减弱振动加强点形成加强区，减弱点形成减弱区，加强区和减弱区相互间隔，形成如区相互间隔，形成如图图2-5、6-2所示的图样，其中所示的图样，其中S1和和S2为两个为两个波源，实线代表加强区，虚线代表减弱区波源，实线代表加强区，虚线代表减弱区 图图2-5、6-2 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 二二、波的衍射现象波的衍射现象 衍射是波特有的现象衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射现象一切波都可以发生衍射现象 凡能发生衍射现象的就是波凡能发生衍射现象的就是波 波的衍射总是存在的波的衍射总是存在的，只有只有“明显明显”与与“不明显不明显”的差异的差异缝缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小是波发的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小是波发生生明显衍射的条件明显衍射的条件，不是波发生衍射的条件不是波发生衍射的条件 波长较长的波容易发生明显的衍射现象波长较长的波容易发生明显的衍射现象 波传到小孔波传到小孔(障碍物障碍物)时时，小孔小孔(障碍物障碍物)仿佛是一个新波源仿佛是一个新波源，由由它它发出与原来同频率的波在孔后传播发出与原来同频率的波在孔后传播，就偏离了直线方向就偏离了直线方向因因此波的直线传播只是在衍射现象不明显时的一种近似此波的直线传播只是在衍射现象不明显时的一种近似 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 三三、多普勒效应产生的原因多普勒效应产生的原因 波波源与观测者有相对运动时源与观测者有相对运动时，若波源的频率没有发生变化若波源的频率没有发生变化，观测者接收到的频率却发生了变化观测者接收到的频率却发生了变化 波源相对介质不动波源相对介质不动，而观测者向着波源运动而观测者向着波源运动，在单位时间内观在单位时间内观 测者向着波源移动一段距离测者向着波源移动一段距离，与观测者不动的情况比较与观测者不动的情况比较，观测观测 者单位时间内接收到的完全波的个数增多者单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增即接收到的频率增 大；同理大；同理，如果观测者远离波源如果观测者远离波源，观测者单位时间内接收到的观测者单位时间内接收到的 完全波的个数减少完全波的个数减少，即接收到的频率减小即接收到的频率减小 名名 师师 解解 疑疑 分分 类类 例例 析析 自自 主主 学学 习习 观测者相对介质不动，而波源运动，波源接近观测者时，观测者观测者相对介质不动，而波源运动，波源接近观测者时，观测者接收到的频率增大；波源远离观测者时，观测者接收到的频率减接收到的频