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1 / 6 高三物理 波的干涉、衍射和多普勒效应
一、考点聚焦
1、波的叠加，波的干涉、衍射现象 Ⅰ
2、声波、超声波及其应用 Ⅰ
3、多普勒效应 Ⅰ
二、知识扫描
1、波的衍射现象：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
发生明显衍射的条件是，孔、缝、障碍物的尺寸比波长小或跟波长相差不多。
一切波都能发生衍射，衍射是拨特有的现象。
2、波的叠加：几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播；在他们重叠的区域内，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分别引起的位移的矢量和。
3、波的干涉：两列相干波叠加，使得某些区域振动加强，某些区域振动减弱，并且振动加强区域和振动减弱区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做波干涉图样。
产生干涉的条件是两列波的频率相同，相位差恒定。
一切波都可能发生干涉，干涉是波特有的现象。
4、多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到波的频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。
当波源和观察者相对静止时，观察者接收到的频率等于波源的频率。
当波源和观察者相对靠近时，观察者接收到的频率大于波源的频率。
当波源和观察者相对远离时，观察者接收到的频率小于波源的频率。
一切波都能发生多普勒效应。
设波源S振动的频率为f，波源和观察者A孝沿同一直线运动，相对于地面的速度分别为vS和vA。波在介质中的传播速度为vp，且vS
三、好题精析
例1 两列相干波的振幅分别为A1和A2，某时刻介质中质点P的位移大小为A1+A2，那么〔 〕
A、质点的振幅一直为A1+A2
B、质点的振幅再过半个周期为∣A1—A2∣
C、质点的位移大小一直为A1+A2
D、质点的位移大小再过半个周期为A1+A2
〖解析〗相干波的叠加是稳定的，所以A选项正确，B选项错误；此刻，P正在波峰，半个周期后P点将运动到波谷，所以D选项正确，C选项错误；
第5节 多普勒效应
学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道多普勒效应。
2.能定性分析多普勒效应产生的原因。
3.能用多普勒效应解释一些物理现象。 1.核心素养
理解多普勒效应的成因。
2.关键能力
用控制变量法探究多普勒效应。
知识点一
多普勒效应
仔细听急救车的鸣笛声，你会发现一个现象：当车从你身边疾驰而过的时候，鸣笛的音调会由高变低。这到底是怎么回事？
提示 人感受到的音调取决于人在单位时间内接收到完整声波的个数，即声波的频率。当急救车从身边疾驰而过时，相同时间内人听到的急救车发出的完整声波个数减少，即听到的鸣笛声频率降低、音调变低。
❶多普勒效应
波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫作多普勒效应。
❷多普勒效应产生的原因
(1)当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观测到的频率等于波源振动的频率。
(2)当波源与观察者相互接近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观测到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观测到的频率变小。
1．波源频率：波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波。频率表示单位时间内完成的全振动的次数。因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完全波的个数。
2．接收频率
(1)波源和观察者相对静止时，观察者接收到的频率等于波源的频率。
(2)波源和观察者有相对运动时，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变化，即感觉到波的频率发生变化。
波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小。
3．成因归纳
根据以上分析可知，发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动，且两者间距发生了变化。
【例1】 关于多普勒效应，下列说法中正确的是( )
A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了
B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化
1 8.1 声波多普勒效应的研究
对于机械波和电磁波（包括光波）而言，当波源或观察者（或接收器）相对于介质运动时，观察者接收到的波的频率和波源实际发出的频率不相同的现象，称为多普勒效应（Doppler effect）。多普勒效应是波动过程的共同特征，是由多普勒（J.C.Doppler）在1842年首先发现。
多普勒效应在核物理、天文学、工程技术、交通管理、医疗诊断等方面有十分广泛的应用，如用于卫星测速、人造卫星的位置变化、防盗报警、光谱仪、多普勒雷达、 多普勒彩色超声诊断仪、测量流体的流速、检查车速（雷达测速）等。
本实验利用超声波（机械波的一种）在空气中的传播来研究多普勒效应，并进一步运用多普勒效应测量声速及研究物体运动状态。
【实验目的】
1. 学习机械波的多普勒效应，了解与电磁波的多普勒效应的区别。
2. 了解压电陶瓷换能器的功能。
3. 进一步熟悉示波器的使用方法。
4. 研究接收器的信号频率与接收器运动速度的关系，验证超声波在空气中传播中的多 普勒效应。
5. 运用超声波的多普勒效应测量空气中的声速。
6. 将超声换能器作为速度传感器，研究物体运动状态。
【仪器用具】
DH-DPL2型多普勒效应及声速综合实验仪、SS-7802(A)型双踪示波器
【实验原理】
1. 机械波的多普勒效应
为简单起见，我们设定波源、观测者的运动只发生在两者的连线上（即一维情况），设波源相对于介质的运动速度为Sv，观察者相对于介质的运动速度为Rv，以u表示波在介质中传播的速度。波源的频率、观测者接收到的频率和波的频率分别用Sf、Rf、Wf表示。这里，波源的频率Sf是指波源在单位时间内振动的次数，或在单位时间内发出的完整波的数目；观察者接收到的频率Rf是指观察者在单位时间内接收到的振动数或完整波的数目；波的频率Wf是指介质质元在单位时间内振动的次数或单位时间内通过介质中某点的完整波的数目，它等于波速u除以波长，即满足ufW的关系。只有当波源和观察者相对于介质静止时，三者是相等的。
第05讲 多普勒效应
课程标准 课标解读
1．了解多普勒效应，初步理解多普勒效应的产生原因。
2．能运用多普勒效应解释一些物理现象，了解多普勒效应的应用。
1．知道波源的频率和观察者接收到频率的区别.
2．知道什么是多普勒效应．知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象．
3．了解多普勒效应的一些应用．
4．通过改变波源与观察者的距离，培养学生利用控制变量法分析问题的能力．
知识点01 多普勒效应
1.多普勒效应：
(1)音调；音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低.
(2)多普勒效应；波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象.
2.多普勒效应产生的原因：
(1)波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察者观测到的频率等于波源振动的频率.
(2)当波源与观察者相互靠近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察到的频率增加;反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小.
【即学即练1】关于多普勒效应，下列说法中不正确的是( )
A．发生多普勒效应时波源的频率保持不变
B．要发生多普勒效应，波源和观察者间必须有相对运动
C．只有声波会发生多普勒效应
D．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应
知识点02 多普勒效应的应用及多普勒效应和音调的理解
1.测车辆速度；交警向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度. 知识精讲 目标导航 2.测星球速度；测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可得星球靠近或远离我们的速度.
3.测血流速度；向人体内发射已知频率的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就可得血流速度.
4.波源频率；波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波.频率表示单位时间内完成的全振动的次数.因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完全波的个数.
