波的干涉衍射多普勒效應ppt課件

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反射、折射,機械波的干涉、衍射、,一切波都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射。 干涉和衍射，是波特有的性質(zhì)。,⑴波的衍射,波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫波的衍射。 發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物或孔的尺寸和波長相差不多或比波長小。,⑵波的干涉——產(chǎn)生干涉的必要條件是： 兩列波源的頻率必須相同。,需要說明的是：以上是發(fā)生干涉的必要條件，而不是充分條件。要發(fā)生干涉還要求兩列波的振動方向相同還要求相差恒定。我們經(jīng)常列舉的干涉都是相差為零的，也就是同向的。如果兩個波源是振動是反向的，那么在干涉區(qū)域內(nèi)振動加強和減弱的位置就正好顛倒過來了。,,1,干涉區(qū)域內(nèi)某點是振動最強點還是振動最弱點的充要條件：,①最強：該點到兩個波源的路程之差是波長的整數(shù)倍， 即δ=nλ,②最弱：該點到兩個波源的路程之差是半波長的奇數(shù)倍，即,根據(jù)以上分析，在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動加強點始終加強；振動減弱點始終減弱。,至于“波峰和波峰疊加得到振動加強點”，“波谷和波谷疊加也得到振動加強點”，“波峰和波谷疊加得到振動減弱點”這些都只是充分條件，不是必要條件。,,2,1聲波屬于機械波。下列有關聲波的描述中正確的是 （ ） A．同一列聲波在各種介質(zhì)中的波長是相同的 B．聲波的頻率越高，它在空氣中傳播的速度越快 C．聲波可以繞過障礙物傳播，即它可以發(fā)生衍射 D．人能辨別不同樂器同時發(fā)出的聲音，證明聲波不會發(fā)生干涉,C,,3,2.關于電磁場和電磁波,下列說法正確的是: ( ) A.電磁波是橫波 B.電磁波的傳播需要介質(zhì) C.電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 D.電磁波中電場和磁場的方向處處垂直,A C D,,3.如圖所示，實線表示兩個相干波源S1、S2發(fā)出的波的波峰位置，則圖中的＿＿＿＿＿點為振動加強的位置，圖中的＿＿＿＿＿點為振動減弱的位置．,b,a,4,4如圖示，是振動情況完全相同的兩個機械波波源，振幅為A，a、b、c三點位于S1 、S2連線的中垂線上，且ab=bc，某時刻a是兩列波的波峰相遇點，則 （ ） A. a處質(zhì)點的位移始終為2A B. c處質(zhì)點的位移始終為 - 2A C. b處質(zhì)點的振幅為2A D. c處質(zhì)點的振幅為2A,解：某時刻a是兩列波的波峰相遇點，則abc直線上各點的振動都加強，所以abc各點的振幅為2A，,但是振動加強并不是位移始終為2A，而是其位移等于兩列波的位移之和。,C D,,5,四、波的獨立傳播原理和疊加原理,獨立傳播原理：幾列波相遇時，能夠保持各自的運動狀態(tài)繼續(xù)傳播，不互相影響。,波的疊加：兩列沿同一直線傳播的波,在相遇的區(qū)域里,任何一個質(zhì)點的總位移,都等于兩列波分別引起的位移的矢量和，兩列波相遇以后，仍像相遇以前一樣，各自保持原有的波形,繼續(xù)向前傳播。,疊加原理：介質(zhì)質(zhì)點的位移、速度、加速度都等于幾列波單獨傳播時引起的位移、速度、加速度的矢量和.,,6,一根細繩正在傳播著正立和倒立的兩個三角形波A和B，設在t=0時的波形如圖甲示，而在t= T時的波形如圖乙示，試在圖丙中畫出t=1/4 T的波形。,5 、,,7,6 A、B兩波相向而行，在某時刻的波形與位置如圖所示.已知波的傳播速度為v，圖中標尺每格長度為l，在圖中畫出又經(jīng)過t =7l /v 時的波形.,解：經(jīng)過t=7l /v 時，波傳播的距離為Δx=vt=7l,即兩波分別向中間平移7格，如圖示虛線所示：,由波的疊加原理，作出合位移的波形如圖藍線所示,,8,7．兩個不等幅的脈沖波在均勻介質(zhì)中均以1.0m/s的速率沿同一直線相向傳播，t=0時刻的波形圖如圖所示，圖中小方格邊長為0.1m。則以下不同時刻，波形正確的是 ( ),解：容易看出，A 、D分別是兩波相遇前后的波形，,對B、C，由波的疊加（見下圖中藍線所示：）,可知C錯B正確,A B D,,9,A. 兩列波在A、B間的傳播速度均為10m/s B. 兩列波的波長都是4m C. 在兩列波相遇過程中，中點C為振動加強點 D. t2=0.7s時刻B點經(jīng)過平衡位置且振動方向向下,8 如圖所示,在一條直線上兩個振動源A、B相距6m,振動頻率相等,t0=0時刻A、B開始振動,且都只振動一個周期,振幅相等, 振動圖象A為甲, B為乙. 若A向右傳播的波與B向左傳播的波在t1=0.3s時相遇, 則 ( ),A D,解見下頁,,10,解:,S=2vt1=6m v=10m/s A對,由振動圖象得周期 T=0.2s,波長 λ=vT=2m ,B錯 .,畫出t=0.2s時的波形如圖丙實線示:,相遇時的波形如圖虛線示:中點C振動方向相反, C錯.,A的波形向右傳播,經(jīng)過0.7s時 如圖丁示: D對。,,,11,9 如圖所示，一水平彈性繩上，兩列波相向傳播，波長都是2m，波速都是1m/s，t=0時，波形如圖，此刻兩列波的前端相距1m，則圖中的波形圖各對應的時刻t1、t2、t3、t4分別為（ ） A、1s，1.5s，2s， 2.5s B、1s，2s， 1s， 4s C、2s，1.5s，1s， 2.5s D、2s，1s， 1.5s，2.5s,C,解見下頁,,12,畫出各時刻的波形圖如下圖所示，然后疊加。,,,13,五. 聲波和多普勒效應,1. 聲源的振動在介質(zhì)中的傳播形成聲波。,2. 聲波是縱波。,3. 聲波在空氣中的傳播速度大約為340m/s，隨溫度的升高而略有增大。,4.多普勒效應,由于波源和觀察者有相對運動，使觀察者發(fā)現(xiàn)頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象叫多普勒效應。,波源和觀察者相互接近,觀察者接收到的頻率增大;二者遠離時,觀察者接收到的頻率減小。,,14,10、一頻率為540Hz的汽笛以15rad/s的角速度沿一半徑為0.60m的圓周作勻速圓周運動，一觀察者站在離圓心很遠的P點且相對于圓心靜止，如圖所示，下列判斷正確的是 ( ) A．觀察者接收到汽笛在A點發(fā)出聲音的頻率大于540Hz B．觀察者接收到汽笛在B點發(fā)出聲音的頻率小于540Hz C．觀察者接收到汽笛在C點 發(fā)出聲音的頻率等于540Hz D．觀察者接收到汽笛在D點 發(fā)出聲音的頻率小于540Hz,A,解析: 由于觀察者與波源相互接近，觀察者接收到頻率增大；觀察者與波源相互遠離，觀察者接收到頻率減小．因此答案A、B、C正確，答案Ｄ錯。,A B C,,15,11．頻率一定的波源在空氣中向靜止的的接收器勻速運動，以u表示聲源的速度，V表示聲波的速度（uV）, ν表示接收器收到的頻率。若u增大，則 ( ) A．ν增大，V增大 B．ν增大，V不變 C．ν不變，V增大 D．ν減小，V不變,B,,16,12 圖1是一個產(chǎn)生機械波的波源做勻速運動的情況，圖中的圓表示同相位的波峰 ① 圖中表示的是 （ ） A、干涉現(xiàn)象 B、衍射現(xiàn)象 C、多普勒效應 D、偏振現(xiàn)象 ② 波源正在移向 （ ） A. A點 B. B點 C. C點 D. D點 ③ 觀察到的波的頻率最低點是 （ ） A. A點 B. B點 C. C點 D. D點 ④ 如果振源又開始做加速運動，則跟原來作勻速運動情況相比，振動前方的波長將 （ ） A．增大 B. 不變 C. 變短 D. 先增大再變小,C,A,B,C,,17,13、,波源發(fā)出的振動在介質(zhì)中傳播形成波，在波經(jīng)過的任一位置上的振動可以被當?shù)氐挠^察者接收。波源的振動頻率設為f0。觀察者接收到的振動頻率為f，如果波源、觀察者相對介質(zhì)靜止的情況下必有f=f0，如果波源、觀察者相對介質(zhì)運動，那么一般來說f與f0就不相同了，這就稱為多普勒效應。 設波在介質(zhì)中的傳播速度為u，波源在介質(zhì)中運動速度的大小為vs，觀察者在介質(zhì)中的運動速度的大小為vb，通過分析可得多普勒效應公式如下： ⑴波源朝著觀察者運動,觀察者不動時 ⑵波源背離觀察者運動,觀察者不動時 ⑶觀察者朝著波源運動,波源不動時 ⑷觀察者背離波源運動,波源不動時,,18,14一種監(jiān)測潛水艇的技術即是利用多普勒效應。裝于海底的超聲波探測器發(fā)出一束頻率為3000Hz的超聲波，被迎面駛來的潛水艇反射回探測器，測得反射頻率與原來的波之間的頻率差為241Hz，已知超聲波在海水中的傳播速度為1500m/s，試求： ⑴潛水艇接受到的超聲波的頻率f1（只寫出表達式） ⑵經(jīng)潛水艇反射后的超聲波被探測器接收到的頻率f2（只寫出表達式） ⑶潛水艇的速率（結果用兩位有效數(shù)字表示）,⑶由題意 u=1500m/s f0=3000Hz f2=3241Hz,代入⑵,3241=(1500+vb)×3000／(1500-vb),解得 vb =58m/s,,,19,15. 如圖所示，聲源S和觀察者A都沿x軸正方向運動，相對于地面的速率分別為 vs 和 vA ．空氣中聲音傳播的速率為 vp ,設 vs vp , vA vp ,空氣相對于地面沒有流動． （1）若聲源相繼發(fā)出兩個聲信號．時間間隔為Δt,請根據(jù)發(fā)出的這兩個聲信號從聲源傳播到觀察者的過程．確定觀察者接收到這兩個聲信號的時間間隔Δt ′． （2）請利用(1)的結果，推導此情形下觀察者接收到的聲波頻率與聲源發(fā)出的聲波頻率間 的關系式．,,,20,解：（1）設 t1、t2為聲源S發(fā)出兩個信號的時刻， 、 為觀察者接收到兩個信號的時刻。,則第一個信號經(jīng)過( －t1)時間被觀察者A接收到， 第二個信號經(jīng)過( －t2)時間被觀察者A接收到。,且 t2－ t1 = △t,設聲源發(fā)出第一個信號時，S、A兩點間的距離為L，兩個聲信號從聲源傳播到觀察者的 過程中，它們運動的距離關系 如圖所示，可得,由以上各式，得,題目,下頁,21,（2）設聲源發(fā)出聲波的振動周期為T，這樣，由以上結論，觀察者接收到的聲波振動的周期T為,由此可得，觀察者接收到的聲波頻率與聲源發(fā)出聲波頻率間的關系為,,題目,上頁,22,