第三章機(jī)械波

第4節(jié)

波的干涉——身正心定閎中博學(xué)——人教版（2019）物理（選擇性必修第一冊）張二朝學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解波的疊加原理，了解波的疊加過程中質(zhì)點(diǎn)的合位移。2.從振動角度認(rèn)識振動加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域。3.知道干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象，了解波發(fā)生穩(wěn)定干涉的條件。課堂引入

在平靜的水面上，下落的雨滴激起層層漣漪，形成了復(fù)雜而美麗的圖案。這種圖案是怎樣產(chǎn)生的？一、波的疊加思考：在介質(zhì)中常常有幾列波同時傳播。兩列波相遇時，會不會像兩個小球相碰時那樣，改變各自的運(yùn)動特征呢？波傳播的獨(dú)立性:幾列波相遇之后，仍然保持它們各自原有的特征（頻率、波長、振幅、振動方向等）不變，并按照原來的方向繼續(xù)前進(jìn)，好象沒有遇到過其他波一樣互不干擾.紅綠光束空間交叉相遇(紅是紅、綠是綠，…)聽樂隊(duì)演奏(仍可辨出不同樂器的音色、旋律)空中無線電波很多(仍能分別接收各個電臺)會議室內(nèi)聲音特響（仍能區(qū)分出每一個人的說話聲音）生活實(shí)例一、波的疊加思考：兩列周期相同的波相遇時，在它們重疊的區(qū)域里會發(fā)生什么現(xiàn)象？波的疊加原理

在幾列波重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時參與這幾列波所引起的振動，質(zhì)點(diǎn)振動的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時引起的位移的矢量和。

一、波的疊加二、波的干涉演示實(shí)驗(yàn)：觀察水波的干涉，試著描述看到的現(xiàn)象？二、波的干涉兩列波相遇后，在振動著的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域和激烈振動的區(qū)域。兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且相互隔開。用實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。試著判斷哪些地方振動加強(qiáng)，哪些地方振動減弱二、波的干涉

思考：振動加強(qiáng)的地方是不是始終加強(qiáng)？振動減弱的地方是不是始終減弱？二、波的干涉加強(qiáng)的解釋：如果在某一時刻，在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波峰相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇時，質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，等于兩列波的振幅之和；因此在這一點(diǎn)，始終是兩列波干涉的加強(qiáng)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振動最激烈。二、波的干涉減弱的解釋：如果在某一時刻，在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰和波谷相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷和波峰相遇，在這一點(diǎn)，兩列波引起的振動始終是減弱的，質(zhì)點(diǎn)振動的振幅等于兩列波的振幅之差。如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動的振幅就等于零，水面保持平靜。二、波的干涉思考與討論：1.振動加強(qiáng)區(qū)質(zhì)點(diǎn)的振幅為多大？振動減弱區(qū)質(zhì)點(diǎn)的振幅為多大？2.加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移隨時間變化嗎？3.若兩列波的振幅相等，減弱區(qū)的質(zhì)點(diǎn)是否還會離開平衡位置？4.若兩列波的的頻率不相同，你認(rèn)為在相互疊加時，能否出現(xiàn)穩(wěn)定的相間的加強(qiáng)和減弱區(qū)呢？5.若兩列波的的相位差隨時間變化，你認(rèn)為在相互疊加時，能否出現(xiàn)穩(wěn)定的相間的加強(qiáng)和減弱區(qū)呢？二、波的干涉1.定義：兩列波疊加，使某些區(qū)域振動始終加強(qiáng)，某些區(qū)域振動始終減弱，振動加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象，所形成的圖樣稱為干涉圖樣。2、形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件注意：波的干涉是波的疊加的特殊情形，一切波都能發(fā)生干涉，干涉和衍射都是波的特有現(xiàn)象。(1)兩波源的頻率相同。(2)振動方向相同。(3)相位差恒定。二、波的干涉二、波的干涉(1)振動加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)，振動減弱點(diǎn)始終減弱。(2)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)互相間隔。(3)振動加強(qiáng)點(diǎn)的振幅是最大的，不是位移始終最大。(4)干涉圖樣中，不只有振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)和振動減弱的質(zhì)點(diǎn)。3、干涉圖樣的特點(diǎn)二、波的干涉4、加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的分布規(guī)律

1.S1和S2兩波源到加強(qiáng)點(diǎn)的距離差與波長有什么關(guān)系？2.S1和S2兩波源到減弱點(diǎn)的距離差與波長有什么關(guān)系？二、波的干涉4、加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的分布規(guī)律(1)若P點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)：（n=0,1,2,……）則P點(diǎn)到兩波源的距離差等于波長的整數(shù)倍或半個波長的偶數(shù)倍。(2)若P點(diǎn)為振動減弱點(diǎn)：則P點(diǎn)到兩波源的距離差等于半個波長的奇數(shù)倍。（n=0,1,2,……）

二、波的干涉二、波的干涉演示實(shí)驗(yàn)：聲音的干涉

二、波的干涉STSE:主動降噪技術(shù)練一練1.思考判斷(1)任意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象。()(2)發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的兩列波，它們的頻率一定相同。()(3)在振動減弱的區(qū)域，各質(zhì)點(diǎn)都處于波谷。()(4)在振動加強(qiáng)的區(qū)域，有時質(zhì)點(diǎn)的位移等于零。()(5)能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉圖樣的兩列波疊加時，振動加強(qiáng)的位置和減弱的位置是不變的。()××√√√練一練2.兩列振動方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡諧橫波相遇．下列說法正確的是()A．波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅為|A1－A2|B．波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移始終為A1＋A2C．波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移D．波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅AD練一練3.

(多選)如圖所示,S1、S2是兩個振動完全相同的相干波源,其中實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷。若兩列波的振幅均保持5cm不變,關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點(diǎn),下列說法正確的是(AD)A.d點(diǎn)始終保持靜止不動B.圖示時刻c點(diǎn)的位移為零C.b點(diǎn)振動始終加強(qiáng),c點(diǎn)振動始終減弱D.圖示時刻,b、c兩點(diǎn)的豎直高度差為20cm練一練C4.如圖所示，置于管口T前的聲源發(fā)出一列單一頻率聲波，分成兩列強(qiáng)度不同的聲波分別沿A、B兩管傳播到出口O。先調(diào)節(jié)A、B兩管等長，O處探測到聲波強(qiáng)度為400個單位，然后將A管拉長d＝15cm，在O處第一次探測到聲波強(qiáng)度最小，其強(qiáng)度為100個單位。已知聲波強(qiáng)度與聲波振幅平方成正比，不計(jì)聲波在管道中傳播的能量損失，則A.聲波的波長λ＝15c