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波的干涉和衍射多普勒效应及其应用课件详解

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《波的干涉和衍射》课件

《波的干涉和衍射》课件
《波的干涉和衍射》PPT课 件
目 录
• 波的干涉 • 波的衍射 • 波的叠加原理 • 波的干涉和衍射的区别与联系
01
波的干涉
干涉现象
01
02
03
干涉现象
两列或多列波在空间某些 区域相遇时，相互叠加， 形成稳定的强弱分布的现 象。
干涉图样
干涉区域中，振动加强和 减弱的区域形成的明暗相 间的条纹。
多缝衍射
当波通过多个狭缝时，会在每个狭 缝处产生衍射现象，这些衍射现象 相互叠加，形成多缝衍射现象。
03
波的叠加原理
叠加原理
波的叠加原理是指当两列或更多列波在同一直线上传播时， 它们的波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，波的振幅会相加， 形成更强的波峰和波谷，而波峰与波谷相遇时，波的振幅会 相互抵消。
衍射条件的物理意义
衍射条件决定了哪些情况下会发生明显的衍射现象，是理解和应用 衍射现象的重要依据。
衍射的分类
衍射的分类方法
根据产生衍射现象的障碍物或孔 洞的形状、大小和分布情况，可 以将衍射分为单缝衍射、多缝衍
射、圆孔衍射等。
单缝衍射
当波通过一条狭缝时，会在狭缝两 侧形成明暗相间的条纹，这是单缝 衍射现象。
衍射的应用
衍射在日常生活和科学实验中应用广泛，如雷达测速、医学成像、 光谱分析等。
综合应用
在量子力学中，干涉和衍射是研究微观粒子波动性的重要手段；在通 信领域，利用干涉和衍射原理可以实现信号的传输和调制。
感谢您的观看
THANKS
叠加原理是波的基本特性之一，适用于所有类型的波，包括 机械波和电磁波。
叠加原理的应用
干涉现象
当两列相干波相遇时，由于叠加原理，它们会产生干涉现象，形成稳定的加强 区和减弱区。干涉是波的重要特性之一，在声学、光学等领域有广泛应用。

高中物理 波的干涉和衍射 多普勒效应及其应用课件 鲁科选修34

高中物理 波的干涉和衍射 多普勒效应及其应用课件 鲁科选修34

3．波传到小孔(或障碍物)时，小孔(或障碍物)仿佛一个新波 源，由它发出与原来同频率的波在孔(或障碍物)后传播， 就偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明 显时的近似情况．
【例2】 如图2－3－3所示是观察水 面波衍射的实验装置，AC和BD是 两块挡板，AB是一个孔，O是波 源，图中已画出波源所在区域波的
三、对多普勒效应的理解 1．多普勒效应是波共有的特征，不仅机械波，光波和电磁
波也都会发生多普勒效应． 2．发生多普勒效应时，波源发出的频率不变，变化的是观
察者接收到的频率．
3．(1)当波源与观 察者相互 接近时 ，f观察 者变大 ，音调变 高．如图2－3－4甲中波源S不动，观察者A向B运动和图 乙中观察者A不动，波源由S1向S2运动； (2)当波源与观察者相互远离时，f观察者变小，音调变低， 如图甲中波源S不动，观察者A向C运动．
(1)当声源和观察者相对介质都不动时，观察者接收到的 声音频率等于 声源的频率．
(2)当观察者靠近声源时，观察者在1 s内接收到完全波的个 数就会 增多 ，也就是接收到的声音频率 增大 ，听到的音调 变 高． (3)当观察者远离声源时，在单位时间里接收到完全波的个数 就会 减少 ，也就是接收到的声音频率 减小，听到的声音音调 变低．
一、波的干涉现象 1．波的叠加原理：波在相遇时仍然能够保持 各自 的运动状
态继续传播，在相遇的区域里，介质内部的质点同时参加 相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列单独存在时 到达该处引起的位移的 叠加 ，相遇的波一旦脱离接触又会 按照原来的运动形状传播．
2．波的干涉： (1)定义：振动频率和振动方向 相同 的两列波叠加后，振 动加强和振动减弱的区域 互相间隔、稳定分布的现象，叫 做波的干涉，形成的图样叫做 干涉图样 ． (2)产生干涉的条件：只有 频率 和 振动方向 相同的波才可 能互相干涉．

波的衍射、干涉和多普勒效应、折射

波的衍射、干涉和多普勒效应、折射

波的特性—衍射、干涉、多普勒效应一、波的衍射现象：发生明显衍射的条件： “未见其人，先闻其声”的解释：二、波的叠加：叠加性原理：独立性原理：三、波的干涉：产生干涉的条件： 稳定干涉图样中：振动加强区总加强；振动减弱区总减弱区推论：完全相同相同的两列波的波程差为半波长偶数倍处为振动加强区，即 波程差为半波长奇数倍处为振动减弱区四、多普勒效应： 当波源和观察者相对静止时，观察者接收到的频率 波源的频率；当波源和观察者相对靠近时，观察者接收到的频率 波源的频率；当波源和观察者相对远离时，观察者接收到的频率 波源的频率 注意：发生多普勒效应时，波源的真实率不发生任何变化，只是观察者接收到的频率发生了变化 应用练习：1．右图中是观察水面波衍射的实验装置，AC 和BD 是两块挡板，AB 是一个孔，O 为波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（ ）A ．此时能明显观察到波的衍射现象；B ．挡板前后波纹间距离相等；C ．如果将孔AB 扩大，有可能观察不到明显的衍射现象；D ．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象2．如图所示，一波源在绳的左端发生半个波1，频率为f 1,振幅为A 1；同时另一波源在绳的右端发生半个波2，频率为f 2,振幅为A 2.图中AP=PB ，由图可知（ ） A 、两列波同时到达P 点 B 、两列波相遇时，P 点的波峰可达（A 1+A 2）C 、两列波相遇后各自保持原来波形独立传播；D 、两列波相遇时，绳上振幅可达（A 1+A 2）的质点只有一点3．两列相干波的振幅分别为A 1和A 2，某时刻介质中质点P 的位移大小为A 1+A 2，则（ ）A 、质点的振幅一直为A 1+A 2B 、质点的振幅再过半个周期为∣A 1—A 2∣C 、质点的位移大小一直为A 1+A 2D 、质点的位移大小再过半个周期为A 1+A 24. 如图所示，S 1、S 2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。

波的干涉和衍射多普勒效应

波的干涉和衍射多普勒效应

波的干涉是指两个或多个波在空间相 遇时，它们相互叠加产生振幅变化的 现象。
多普勒效应则是指波源和观察者相对 运动时，观察者接收到的波频率与波 源发出的波频率不同的现象。
重要性及应用
波的干涉和衍射多普勒效应在物理学、工程学、生物学 等领域有着广泛的应用。
在医学领域，超声成像和核磁共振等技术利用波动原理 进行人体内部结构的无损检测。
非相干干涉
两个或多个不同频率的波 源产生的波在空间相遇时， 由于频率不同而产生的干 涉现象。
多波源干涉
多个波源产生的波在空间 相遇时，由于各波源产生 的波具有不同的相位差而 产生的干涉现象。
03
波的衍射
衍射现象
衍射是波在遇到障碍物或孔洞时，绕过障碍物继 续传播的现象。
当波遇到障碍物时，会按照一定的规律分布到各 个方向上，形成衍射现象。
干涉现象不仅存在于机械波，如声波、水波等，也存在于电磁波，如光波等。
干涉条件
频率相同
只有频率相同的波才能产生干涉现象。
振动方向相同
只有振动方向相同的波才能产生干涉现象。
具有稳定的相位差
只有具有稳定的相位差的波才能产生干涉现 象。
干涉的分类
01
02
03
相干干涉
两个或多个同频率的波源 产生的波在空间相遇时， 由于具有稳定的相位差而 产生的干涉现象。Fra bibliotek6结论
本章内容的总结
波的干涉和衍射是多普勒效应 的重要表现，它们在物理学、 工程学和生物学等领域有着广
泛的应用。
干涉和衍射的产生与波的相干 性和波动性密切相关，通过理 解干涉和衍射的原理，我们可 以更好地解释多普勒效应的现
象和规律。
本章介绍了干涉和衍射的基本 原理，以及多普勒效应的概念 和产生机制，并通过实验和计 算分析了多普勒效应的应用实 例。

波的干涉和衍射物理课件PPT

波的干涉和衍射物理课件PPT

三.衍射: 波绕过障碍物的现象,波发生明显衍射的条件是: 障碍物或小孔的尺寸比波长小或能与波长相比.
四.声波.超声波和次声波: 1.能引起人耳感觉的声波频率范围是20-20000Hz, 频率大于20000Hz的声波叫超声波,频率小于20Hz 的称为次声波.
2.能把回声和原声区分开来的最小时间间隔是0.1 秒.
六、波的干涉、衍射、多普勒效应
一.叠加:
两列波相遇时.分离后都能保持其原有特性(f.A.λ. 振动方向)沿原来方向传播,在两列波重叠的区域里, 任一个质点的总位移,都等于两列波分别引起的矢 量和. 二.干涉:
频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强, 某些区域的振动减弱,,并且振动加强的区域和振 动减弱的区域互相间隔.设若两列波源到p点的距 离之差为△r=kλ(k=0.1.2.....)(即波长整数倍) 时,p点振动加强;当△r=(2k+1)λ/2(k=0.1.2. . 即半波长的奇数倍)时,p点振动减弱.
D.C处质点的振幅为2A.
S2 由题目条件可知,a.b.c所在 的中垂线为振动加强区域,直线 上各点的振幅均为2A,但这些质点都在振动,位移 不断变化.
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59.若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。 52.所有不能打败我的，都使我变得坚强，也使我变得柔软，因为我从中学会了悲悯。我不感谢那些折磨，但是，假如必须承受的话，我会试着去明白这一切在我生命中的意义，然后跨过它、克 服它。
16.不要把自己活得像落难者一样，急着告诉所有人你的不幸。你所经历的在别人眼里只是故事，成长本来就是一个孤立无援的过程，你要努力强大起来，然后独当一面。 31.不要沉沦，在任何环境中你都可以选择奋起。 38.为了不损及莫大的成功，神不能不渗近一滴苦涩的味儿。——希尔提 59.生无一锥土，常有四海心。 17.人生不过如此，且行且珍惜，每一次的失败，都是成功的伏笔；每一次的考验，都有一份收获；每一次的泪水，都有一次醒悟；每一次的磨难，都有生命的财富。 21.小时侯，幸福是很简单的事；长大了，简单是很幸福的事！ 75.成功之本取决于人的心理素质、人生态度和才能资质。除了这些还要具有高远的志向和实现目标的专心致志的毅力。特别是专注于一的精神，更有利于助人成功。 73.累了想想光头强，饿了想想灰太狼，走在人生的道路上，哪有理由不坚强……你羡慕别人的收入，却不知他日日夜夜的艰辛。你羡慕她说走就走的自由，却不知道她为这份自由付出的代价。 不要羡慕，去努力！

波的衍射、干涉、多普勒效应 PPT课件 课件 人教课标版

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2.波的干涉
• 实验：在水槽中水波的干涉
观察演示
这两个波源发出的是振动情况完全相同的两列波
• 看课本40页图：
• （1）概念： • 频率相同的两列波叠加，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 动减弱的区域相互间隔的现象叫做波的干涉。
• 干涉是一种特殊的叠加。任何两列波都可以进 行叠加，但只有两列频率相同的波的叠加，才 有可能形成稳定的干涉。
•
28、有时候，生活不免走向低谷，才能迎接你的下一个高点。
•
29、乐观本身就是一种成功。乌云后面依然是灿烂的晴天。
•
30、经验是由痛苦中粹取出来的。
•
31、绳锯木断，水滴石穿。
•
32、肯承认错误则错已改了一半。
•
33、快乐不是因为拥有的多而是计较的少。
•
34、好方法事半功倍，好习惯受益终身。
•
35、生命可以不轰轰烈烈，但应掷地有声。
二 波的干涉
• １、波的叠加 什么是波的叠加？
进入动画
• 事实表明： １：两列波相遇时，在他们重叠的区域里，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－－波的叠加
２：两列波相遇后彼此穿过，仍然能够保持各
自的运动状态，继续传播，就像没有跟另一列 波相遇一样－－波的独立性
•
80、乐观者在灾祸中看到机会；悲观者在机会中看到灾祸。
•
61、在清醒中孤独，总好过于在喧嚣人群中寂寞。
•
62、心里的感觉总会是这样，你越期待的会越行越远，你越在乎的对你的伤害越大。
•
63、彩虹风雨后，成功细节中。
•
64、有些事你是绕不过去的，你现在逃避，你以后就会话十倍的精力去面对。

第三节波的干涉和衍射多普勒效应-PPT


大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
12
(2)频率相同得波干涉后,加强区振幅最 大,等于两列波振幅之与、减弱区振幅 最小等于振幅之差,加强区与减弱区得 位置就是固定得、
(3)如果两列波振幅相等,则减弱区得质 点位移总就是为零、但加强区并不就 是位移总保持最大,而就是以两列波2 倍得
(1)简谐横波得波长; (2)OA间合振动振幅最小得点得位置、
☞解题样板规范步骤,该得得分一分不 丢！
(1)设波长为λ,频率为f,波速为v,则λ ＝ v ,代入已知数据得λ＝1 m、(2分)
f (2)以O为坐标原点,设P为OA间得任意 一点,其坐标为x,则两波源到P点得波 程差Δr＝x－(2－x),0≤x≤2,
弱条件如下:设点到两波源得距离差为
Δr,当Δr＝nλ(n＝0,1,2,…)时为加强点,
当Δr＝ 减弱点、
2n(n＋＝10λ,1,2,…)时为 2
(2)现象判断法:若某点总就是波峰与波 峰(或波谷与波谷)相遇,则该点为加强 点;若总就是波峰与波谷相遇,则为减弱 点、不能认为加强点得位移永远最大, 减弱点得位移永远最小、
【解析】 由图可知,两列波得波长分 别为λA＝0、2 m,λB＝0、4 m,波源得 起振方向都沿y轴负方向,
可知两波的周期分别为 TA＝λvA＝0.5 s， TB＝λvB＝1 s．由于 t＝0 时 M 点距 A 波 波前 0.5 m，距 B 波波前 0.3 m，故两波 传播到 M 点时经历的时间分别为 ΔtA＝ 1.25 s，ΔtB＝0.75 s．当 t＝2.5 s 时，A 波使 M 点已振动的时间为 t－ΔtA＝1.25 s＝52TA，引起质点 M 的位移 xA＝0；
振幅振动,也会出现波峰、波谷与位移 为零得时刻、

高中物理 课件第2章 第3+4节 波的干涉和衍射 多普勒效应及其应用


波的衍射现象
[先填空] 1．定义 波绕过 障碍物 或通过 孔隙 继续传播的现象，叫做波的衍射． 2．发生明显衍射现象的条件 障碍物或狭缝的尺寸跟 波长 相差不多，或者比波长更小． 3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．
[再判断] 1．“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象．( √ ) 2．狭缝的宽度远大于水波的波长时，有明显的衍射现象．( × ) 3．当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，有明显的衍射现象．( √ )
图2-3-3
【解析】 由波的叠加原理x轴上任一点的位移都等于两列波单独引起的位 移的矢量和．对x＝4,8两点两列波引起的两个分振动相位差为0，这两点加强，对 x＝2,6两点两列波单独引起的分振动相位差为π，故这两点减弱．
【答案】 4,8 2,6
确定振动加强点和减弱点的技巧 1．波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为振动加强点，波峰与波谷相遇的点 为振动减弱点． 2．在波的传播方向上，加强点的连线为加强区，减弱点的连线为减弱区． 3．不管波如何叠加，介质中的各质点均在各自的平衡位置附近振动．
பைடு நூலகம்
3．衍射图样：
图2-3-4 (1)图2-3-4甲为水波遇到较宽的缝． (2)图2-3-4乙为水波遇到较窄的缝．
3．关于衍射，下列说法正确的是( ) A．发生衍射就是波传到障碍物或孔的后面 B．发生衍射的同时把波源的能量传播到“衍射”区域 C．衍射只有波才能发生 D．只有孔才能发生衍射，一块挡板不可能发生波的衍射 E．只有满足一定条件才能发生衍射现象
[后思考] 不同波长的波在传播中遇到相同大小的障碍物时，什么时候表现为直线传 播，什么时候能绕过障碍物继续向前传播？
【提示】 取决于波长与障碍物的尺寸的关系，若波长比障碍物尺寸大或二 者差不多，则表现为衍射；若波长比障碍物尺寸小很多，则表现为直线传播．
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2.（2010·个旧高二检测）关于波的干涉现象，下列说 法中正确的是（ ） A.两列波在相遇区域内，一定能发生干涉现象 B.两列波相互干涉是波叠加的结果 C.只有频率相同的两列波相遇时，才可能形成稳定干涉 图样 D.振动加强的质点，位移始终最大
【解析】选B、C.两列相干波（频率相同、振动方向相同、 相位差恒定的两列同种类波）在相遇区域才能发生干涉， A错、C正确.波的叠加是波的干涉的成因，B正确.振动加 强点的振幅为两列波的振幅之和，位移随时间做周期性 变化，D错.
两列波的振幅之差，即为1 cm.
【例2】（2010·成都高二检测）如图所示是观察水面波 衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个狭缝，O 是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两 条相邻的波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则 波经过狭缝之后的传播情况，下列描述中正确的是
1.如图所示，沿一直线相向传播的两列波的振幅和波长 均相等，当他们相遇时可能出现的波形是（ ）
【解析】选B、C.当两列波的前半个波（或后半个波）相 遇时，根据波的叠加原理，在前半个波（或后半个波） 重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零，而两列波 的后半个波（或前半个波）的波形保持不变，所以选项B 正确.当两列波完全相遇时（即重叠在一起），由波的叠 加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传 播时引起的位移的矢量和，即两倍于原振幅，所以选项C 正确，A、D错误.
f
【例3】公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速
度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一
个已知频率的电磁波，结果该电磁波被那辆轿车反射回
来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低.
(1)此现象属于
A.波的衍射
B.波的干涉
C.多普勒效应
D.波的反射
(2)若该路段限速为100 km/h，则该车是否超速？
【解析】选B.相遇时，每列波引起的振动情况都保持不 变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，故A、C 选项说法正确，B选项说法错误. 几个人在同一房间里说 话，每个人的声带发出的声波在空间虽然相互叠加，但 都保持自己的振幅和频率不变，所以声波传到人的耳朵 后，仍能分辨出不同的人说的话，这是波的独立性性质， D选项说法正确.
(3)若该车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变
化？
【标准解答】(1)巡警车接收到的电磁波频率比发出时低， 此现象为多普勒效应. (2)因警车接收到的频率低，由多普勒效应知警车与轿车 在相互远离，而警车车速恒定又在后面同向行驶，可判 断轿车车速比警车车速大，故该车超速. (3)若该车以20 m/s的速度行进时，此时警车与轿车在相 互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高.
A.此时能观察到明显的衍射现象 B.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 C.挡板前后相邻波纹间距相等 D.如果狭缝的大小不变，使波源的频率增大，能更明显 地观察到衍射现象
【思路点拨】求解此题应抓住以下两点：
【标准解答】选A、B、C.由图知孔的尺寸和波长相当， 所以能观察到明显地衍射现象，A正确.AB孔扩大，与 波长相比，尺寸逐渐变大，就可能看不到明显的衍射 现象，B正确.波经过孔后，介质没变，波速不变，又 因为频率由振源决定，即频率不变，所以波长也不变， 波纹间距在挡板前后相等，C正确.若频率增大，由 = 知v ，波长减小，衍射现象不会变得更明显,D错.
5.有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断炮弹的来自飞行方向.他利用的是（ ）
A.声波的干涉现象
B.声波的衍射现象
C.声波的多普勒效应
D.声波的反射现象
【解析】选C.据多普勒效应现象，当炮弹运动方向靠近
战士时，他听到的尖叫声音调较高，炮弹远离战士时，
他听到的尖叫声音调较低，即战士靠判断听到的声音频
率变化来判断炮弹飞行方向，C正确.
一、选择题（本大题共7小题，每小题4分，共28分） 1.下列关于两列波相遇时的说法中，错误的是（ ） A.相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同 B.相遇后，振幅小的一列波减弱，振幅大的一列波将加 强 C.在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的 位移矢量和 D.相互间能听得清楚，这说明声波在相遇时相互不干扰
【例1】两列简谐横波在x轴上沿相 反方向传播，如图所示.传播速度都 是v=6 m/s，两列波的频率都是f=30 Hz，在t=0时刻，这 两列波分别传到质点S1、S2时，并使S1和S2都从平衡位置 开始向上振动，S1的振幅为2cm，S2的振幅为1cm，已知质 点A与S1、S2的距离分别为S1A=2.95 m，S2A=4.25 m，当 两列波都到达A后，A点的振幅为多大？
4.下列说法正确的是（ ） A.水波在传播过程中遇到的小孔越大，水波的衍射现象 越明显 B.水波在传播过程中遇到的障碍物越小，水波的衍射现 象越明显 C.障碍物越小，波长越短的波越容易看到明显的衍射图 样 D.衍射现象的明显程度只与波的波长有关，与障碍物的 尺寸无关
【解析】选B.波的波长越长、障碍物或小孔越小，波的 衍射现象越明显，所以B正确、A、C、D错.
【思路点拨】根据判断振动加强点和减弱点的条件判断A 点的振动情况，再求A点的振幅.
【自主解答】分析两列波传到A点后引起的振动情况，利
用波的叠加原理加以处理.
两列波的波长 =v=6m=0.2m
f 30
两列波到A点的路程差Δr=S2A-S1A=1.3
m=6λ1 +
2
根据波的干涉知识，可判断质点A为振动减弱点，振幅为
3.（2010·绵阳高二检测）波源P1和P2发出两列波长相等 的水波，某时刻在两列波相遇区域中的P点恰好是两列波 的波谷相遇，则质点P（ ） A.振动减弱 B.振动加强 C.位移始终最大 D.振动中位移不可能为零
【解析】选B.该时刻两列波在P点恰好是波谷相遇，说明 两列波引起P点的振动情况相同，即其振幅为两波振幅之 和，P点为加强点，A错、B正确.P点的位移在周期性变 化，可能为零，C、D错.