1、2.5波的干涉與衍射2.6 多普勒效應知識脈絡-多普勒效應學習目標1. 知道波的疊加原理和波的干涉現象，了解波的干 涉條件和加強區、減弱區的形成.（重點、難點）2. 知道波的衍射現象和發生明顯衍射的條件.（重點）3了解什么是多普勒效應及其產生的原因和應用.（重點、難點）pai識點波的疊加原理和波的干涉先填空1. 波的獨立性幾列波相遇時能保持各自的特性（頻率、波長、振動方向等）繼續傳播，互不 影響.2. 波的疊加原理幾列波在相遇區域內，任一質點的位移是各列波單獨存在時在該點所引起的 位移的矢量和.3. 研究波的干涉波的干涉是兩列波在特定條件下的疊加.產生干涉的條件：兩列波的頻率相同.（2）現象：

2、兩列波相遇時，某些區域總是振動加強，某些區域總是振動減弱, 且振動加強和減弱的區域相間分布.（3）振動加強區和減弱區：加強區是兩列波的波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇的區域；減弱區是兩列波的波峰與波谷相遇的區域.再判斷1. 兩列波相疊加就能形成穩定的干涉圖樣.（x）第1頁2在操場上不同位置聽到學校同一喇叭的聲音大小不同，是聲波的干涉現象.(X )3. 兩個人一起說話，不會發生干涉現象.(V)后思考1. 敲擊音叉使其發聲，然后轉動音叉，為什么聽到聲音忽強忽弱？【提示】這是聲波的干涉現象音叉的兩股振動頻率相同，這樣，兩列頻率相同的聲波在空氣中傳播，有的區域振動加強，有的區域振動減弱，于是聽到 聲音忽

3、強忽弱.2. 有人說在波的干涉圖樣中，加強點就是位移始終最大的點，減弱點就是位移始終為零的點，這種說法對嗎？【提示】這種說法不正確.在干涉圖樣中的加強點是以兩列波的振幅之和為振幅做振動的點，某一瞬時振動位移可能是零.同理，減弱點是以兩列波的振幅之差為振幅做振動的點，它的位移不一定始終為零 .核心點擊1. 波的獨立傳播特性兩列波相遇后，每列波將保持各自原來的波形繼續向前傳播，互相不會發生干擾.如圖2-5-1甲、乙所示，在同一直線上，向右傳播的波 1和向左傳播的波2, 相遇以后，各自還是按照相遇前的波速、振幅、頻率，繼續沿著各自的方向傳播， 不會因為相遇而發生任何變化，也就是說相互不會因相遇而發生

4、干擾圖 2-5-12. 對波的干涉現象的理解(1) 波的疊加是無需條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會疊加(2) 穩定干涉圖樣的產生是有條件的，必須是兩列波的頻率相同、相差恒定，如果兩列波的頻率不相等，在相遇的區域里不同時刻各質點疊加的結果都不相同，看不到穩定的干涉圖樣.(3) 明顯的干涉圖樣和穩定的干涉圖樣意義是不同的，明顯的干涉圖樣除了滿足相干條件外，還必須滿足兩列波振幅差別不大.振幅越是接近，干涉圖樣越第2頁明顯.(4) 振動加強的點和振動減弱的點始終以振源的頻率振動，其振幅不變(若是振動減弱點，振幅可為 0)，但其位移隨時間發生變化 .(5) 振動加強的點的振動總是加強，但并不是始終

5、處于波峰或波谷，它們都 在平衡位置附近振動，有的時刻位移為零 .(6) 振動減弱的點的振動始終減弱，位移的大小始終等于兩列波分別引起位 移的大小之差，振幅為兩列波的振幅之差 .如果兩列波的振幅相同，則振動減弱 點總是處于靜止狀態，并不振動 .3. 干涉圖樣及其特征(1)干涉圖樣：如圖 2-5-2 所示.圖 2-5-2(2)特征： 加強區和減弱區的位置固定不變 . 加強區始終加強，減弱區始終減弱(加強區與減弱區不隨時間變化). 加強區與減弱區互相間隔 .1. 當兩列水波發生干涉時， 如果兩列波的波峰在 P 點相遇， 下列說法正確的 是 ( )A. 質點P的振動有時是減弱的B. 質點P的振動始終是

6、加強的C. 質點P的振幅最大D. 質點P的位移始終最大E. 某時刻質點P的位移可能為零【解析】 P 點是兩列波的波峰的相遇點， 故其振動始終是加強的， A 錯誤，B 正確；質點 P 處于振動加強區，振幅最大， C 正確；對于某一個振動的質點， 位移是會隨時間變化的， D 錯誤；質點振動到平衡位置時，位移為零， E 正確.【答案】 BCE2. 圖2-5-3所示是水波干涉的示意圖，Si、S2是兩波源，A、D、B三點在一條直線上，兩波源的頻率相同，振幅相等，則下列說法正確的是 ()圖 2-5-3A. A點一會兒在波峰，一會兒在波谷B. B點一會兒在波峰，一會兒在波谷C. C點一會兒在波峰，一會兒在波

7、谷D. D點一會兒在波峰，一會兒在波谷E. 質點D的位移始終是零【解析】 在波的干涉中，振動加強區域里的質點總在自己的平衡位置兩側 做簡諧振動，只是質點的振幅較大，為 Ai + A2.本題中由于Ai = A2，故振動減弱 區的質點并不振動，而此時A點是波峰與波峰相遇，B點是波谷與波谷相遇，都 是加強點，又因為A、D、B三點在一條振動加強線上，這條線上任一點的振動 都是加強的，故此三點都為加強點，且都是一會兒在波峰，一會兒在波谷 .而C 點是波峰與波谷相遇點，是減弱點，不振動【答案】ABD3. 如圖2-5-4所示，波源Si在繩的左端發出頻率為fi,振幅為Ai的半個波形 a，同時另一個波源S2在繩

8、的右端發出頻率為f2，振幅為A2的半個波形b，且fiV f2, P為兩個波源連線的中點已知機械波在介質中傳播的速度只由介質本身的 性質決定下列說法正確的是（）圖 2-5-4A. 兩列波比較，a波將先到達P點B. 兩列波同時到達P點C. 兩列波在P點疊加時，P點的位移最大可達Ai + A2D. b的波峰到達P點時，a的波峰還沒有到達P點E. 兩列波相遇時，繩上位移可達 Ai + A2的點只有一個，此點在 P點的左側【解析】 因兩波波速相等，故兩列波能同時到達 P點，A錯誤，B正確； 因fivf2,由 AV可知，入龍，故當兩列波同時到達 P點時，a波的波峰離P 點的距離比b波的波峰離P點的距離大，

9、因此兩波峰不能同時到達 P點，兩波 峰應相遇在P點左側，此位置對應的位移為 Ai + A2,位移最大，綜上所述，C 錯誤，D、E正確.【答案】BDE判斷振動加強和減弱的常用方法1條件判斷法振動頻率相同、振動步調完全相同的兩波源的波疊加時，設某點到兩波源的 距離差為Ar.當Ar = k%k= 0,1,2,)時為加強點.(2)當 Ar = (2k+ 1) ”2(k= 0,1,2，)時為減弱點.若兩波源振動步調相反，則上述結論相反2. 現象判斷法若某點總是波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇，該點為加強點；若某點總是波 峰與波谷相遇，則為減弱點1若某點是平衡位置和平衡位置相遇，則讓兩列波再傳播4看該點是波

10、峰和 波峰(波谷與波谷)相遇，還是波峰和波谷相遇，從而判斷該點是加強點還是減弱 占八、研究波的衍射匕知識點1先填空1定義波可以繞過障礙物繼續傳播，這種現象叫做波的衍射 .2. 發生明顯衍射現象的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差. 不多或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現象 .3. 切波都能發生衍射，衍射是波特有的現象.再判斷1孔的尺寸比波長大得多時就不會發生衍射現象.（X ）2. 孔的尺寸比波長小能觀察到明顯的衍射現象.（V）3. 超聲波比普通聲波的波長小.（V）后思考1. 只有當障礙物或狹縫的尺寸跟波長相差不多時，才能發生波的衍射現象嗎？【提示】 障礙物或狹縫的尺寸大小，并

11、不是決定衍射能否發生的條件， 僅 是發生明顯衍射的條件.衍射是波特有的現象，一切波都會發生衍射現象.2. 是否孔的尺寸越小，衍射現象越容易觀察？【提示】不是.當孔的尺寸非常小時，衍射波的能量很弱，實際上很難觀 察到波的衍射.核心點擊1. 衍射是波特有的現象，一切波都可以發生衍射.凡能發生衍射現象的都是 波.2. 波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異，波長較長的波 容易發生明顯的衍射現象.3. 波傳到小孔（障礙物）時，小孔（障礙物）仿佛一個新波源，由它發出與原來同 頻率的波在孔（障礙物）后傳播，就偏離了直線方向.因此，波的直線傳播只是在衍 射不明顯時的近似情況.4. 一列波在傳播過

12、程中通過一個障礙物，發生了一定程度的衍射，以下哪種情況可以使衍射現象更明顯（）A. 增大障礙物的尺寸B. 減小波的頻率C. 縮小障礙物的尺寸D. 增大波的頻率E縮小障礙物的尺寸，同時減小波的頻率【解析】 波在介質中傳播時波速是由介質決定的， 與波的頻率無關，所以 改變波的頻率不會改變波速，但由 V=入可知，當波速一定時，減小頻率則波長 增大.而發生明顯衍射的條件是障礙物或孔、縫的尺寸比波長小或相差不多，要 使衍射現象變得明顯，可以通過縮小障礙物的尺寸，同時增大波長即減小波的頻 率來實現，B、C、E選項正確.【答案】BCE5. 圖2-5-5分別表示一列水波在傳播過程中遇到了小孔 （A、B、C圖）

13、或障礙物（D、E圖），其中能發生明顯衍射現象的有（）圖 2-5-5【解析】 圖B、C中小孔與波長相差不多，能發生明顯衍射，圖 E中障礙 物與波長相差不多，能發生明顯衍射【答案】BCE衍射現象的兩點提醒1障礙物的尺寸的大小不是發生衍射的條件，而是發生明顯衍射的條件，波長越大越易發生明顯衍射現象2.當孔的尺寸遠小于波長時，盡管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也 很難觀察到波的衍射.知I識點（先填空1多普勒效應由于波源與觀察者之間有相對運動，使觀察者感受到頻率改變的現象2多普勒效應產生的原因（1）波源與觀察者相互靠近時，單位時間內通過觀察者的波峰（或密部）的數目 增加，觀察者觀測到的頻率大于波源的

14、頻率，即觀察到的頻率變大（2）波源與觀察者相互遠離時，觀察到的頻率變/ .3多普勒效應的應用(1) 測量汽車速度交通警車向行進中的車輛發射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率， 根據反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度 .(2) 測星球速度：測量星球上某些元素發出的光波的頻仁亠然后與地球上這些 兀素靜止時發光的頻率對照，可得星球的速度(3) 測血液流速向人體內發射已知頻率的超聲波,超聲波被血管中的血液反射后又被儀器接 收，測出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度.再判斷1. 聲源與觀察者相互靠近時，聲源的頻率增大.(x)2. 當波源和觀察者向同一個方向運動時，一定會發生多普勒效應.(X)3

15、. 火車的音調越來越高，說明火車正從遠處靠近觀察者.(V)后思考1. 多普勒效應能否產生與波源和觀察者間的距離有關系嗎？是不是距離越 近，越容易發生多普勒效應？【提示】能否發生多普勒效應僅取決于波源和觀察者間的距離是否變化，與距離的大小沒有關系.2. 火車進站和出站時，坐在火車上的乘客，能感受到汽笛的音調發生變化嗎？【提示】不能.坐在火車上的乘客感到汽笛聲未變，是因為聲源相對聽者是靜止的，路旁的人感到汽笛音調發生變化，是因為聲源相對聽者是運動的.核心點擊1. 多普勒效應的產生聲源完成一次全振動，向外發出一個波長的波，稱為一個完整波，頻率表示 單位時間內完成的全振動的次數.因此波源的頻率又等于單

16、位時間內波源發出的 完整波的個數.觀察者聽到的聲音的音調，是由觀察者接收到的頻率，即單位時 間內接收到的完整波的個數決定的.(1)波源和觀察者相對靜止.第11頁觀察者接收到的頻率等于波源的頻率 .(2)波源和觀察者有相對運動 . 觀察者在單位時間內接收到的完整波的個數發生變化， 即感覺到波的頻率發 生變化.波源與觀察者如果相互靠近， 觀察者接收到的頻率增大； 二者如果相互遠離， 觀察者接收到的頻率減小 .2. 發生多普勒效應時，只有觀察者接收到的頻率發生了變化，波源發出的頻 率并沒有發生變化 .多普勒效應是波動過程共有的特征， 不僅是機械波， 以后要講到的電磁波和 光波，也會發生多普勒效應 .

17、6. 假如一輛汽車在靜止時喇叭發出聲音的頻率是 300 Hz,在汽車向你駛來又擦身而過的過程中， 當汽車向你駛來時， 聽到喇叭聲音的頻率 于300 Hz，當汽車和你擦身而過后，聽到喇叭聲音的頻率 于300 Hz.(填“大”或“小”)【解析】 當汽車向你駛來時， 兩者距離減小， 單位時間內你接收的聲波個數增多，頻率升高，將大于 300 Hz ;當汽車和你擦身而過后，兩者距離變大， 單位時間內你接收的聲波個數減少，頻率降低，將小于 300 Hz.【答案】 大 小7. 下面說法中正確的是 ()A. 發生多普勒效應時，波源的頻率變化了B. 發生多普勒效應時，觀察者接收到的頻率發生了變化C. 多普勒效應

18、是波源與觀察者之間有相對運動時產生的D. 多普勒效應是由奧地利物理學家多普勒首先發現的E. 多普勒效應是牛頓首先發現的【解析】 當波源與觀察者之間有相對運動時會發生多普勒效應，選項 C正確;發生多普勒效應時， 觀察者接收到的頻率發生了變化， 而波源的頻率并沒 有改變，故選項 A 錯誤，選項 B 正確;此現象是奧地利物理學家多普勒首先發 現的，選項 D 正確 .故正確答案為 BCD.【答案】 BCD8. 公路巡警開車在高速公路上以 100 km/h 的恒定速度巡查，在同一車道上巡 警車向前方的一輛轎車發出一個已知頻率的超聲波， 結果該超聲波被那輛轎車反 射回來時，巡警車接收到的超聲波頻率比發出的低 .(1)此現象屬于 ()A.波的衍射B.波的干涉C.多普勒效應D.波的反射(2) 若該路段限速為100 km/h,則該轎車是否超速？(3) 若該轎車以20 m/s的速度行進，反射回的頻率應怎樣變化？【解析】 (1)巡警車接收到的超聲波頻率比發出的低,此現象為多普勒效應，選項 C