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1、五、波的衍射波的干涉、衍射多普勒效應(yīng)演示在水槽里放兩塊擋板,中間留有一個(gè)狹縫,觀察水波通過狹縫后的傳播情況保持水波的波長不變,改變狹縫的寬度,觀察水波的傳播情況有什么變化。1.波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射。一.波的衍射2.產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件:只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多,或者比波長更小時(shí),波將產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象.4.注意:一切波都能發(fā)生衍射,而要發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象須滿足上述條件,當(dāng)不滿足上述條件時(shí),衍射現(xiàn)象仍存在,只不過是衍射現(xiàn)象不明顯,不易被我們觀察到.5.說明:衍射是
2、波特有的現(xiàn)象,一切波都能發(fā)生衍射.3.衍射的實(shí)質(zhì):振動(dòng)的形式和能量傳到障礙物后方的陰影區(qū)域中。1、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(dòng)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.二、波的疊加2、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(shí)參與這幾列波所產(chǎn)生的振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和.1.頻率相同的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng),某些區(qū)域的振動(dòng)減弱,而且振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的區(qū)域互相間隔,這種
3、現(xiàn)象叫做波的干涉.所形成的圖樣叫做干涉圖樣。三、波的干涉水波干涉圖樣水波干涉俯視圖樣P點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的條件是:P點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)的條件是:解釋:設(shè)AC=BP,當(dāng)B波源產(chǎn)生波峰時(shí),A波源也同時(shí)產(chǎn)生波峰。當(dāng)B波的某一波峰恰傳到P點(diǎn)時(shí),A波同時(shí)產(chǎn)生的那一波峰剛傳到C點(diǎn)。如果CP=nλ,則A波傳到P點(diǎn)的也恰好是一個(gè)波峰,則P點(diǎn)是波峰和波峰疊加,P點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)。如果CP=(2n-1)λ/2,則A波傳到P點(diǎn)的是波谷,則P點(diǎn)是波峰和波谷疊加,P點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)。3、加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的條件如圖A、B是兩個(gè)振動(dòng)情況相同的
4、波源,點(diǎn)P到A、B距離分別是S1和S2,則:4、產(chǎn)生干涉的必要條件:注意:雖然干涉是波的疊加的結(jié)果,但疊加未必都產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。聲波也能發(fā)生干涉。不僅水波和聲波能發(fā)生一干涉,一切波都能發(fā)生干涉,干涉是波特有的現(xiàn)象。兩列波的頻率相同,兩列波的相位差保持不變。1.定義:當(dāng)波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),使觀察者接收到的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象,叫多普勒效應(yīng).四、多普勒效應(yīng):2.波源的頻率f:單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出完全波的個(gè)數(shù)3.觀察者接收到的頻率f’:單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收到的完全波個(gè)數(shù)(1)當(dāng)波源和觀察者相對(duì)介質(zhì)都靜
5、止不動(dòng).即二者沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)結(jié)論:單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出幾個(gè)完全波,觀察者在單位時(shí)間內(nèi)就接收到幾個(gè)完全波.觀察者接收到的頻率等于波源的頻率.(2)波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng),觀察者朝波源運(yùn)動(dòng)時(shí)(或觀察者不動(dòng),波源朝觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí))結(jié)論:觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多,即接收到的頻率增大.(3)波源相對(duì)介質(zhì)不動(dòng),觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)(或觀察者不動(dòng),波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí))結(jié)論:觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少,即接收到的頻率減?。偨Y(jié):當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí):二者相互接近,觀察者接收到的頻率增
6、大;二者相互遠(yuǎn)離,觀察者接收到的頻率減小。注意:在多普勒效應(yīng)中,波源的頻率是不改變的,只是由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),觀察者感到頻率發(fā)生了變化.多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征,不僅機(jī)械波,電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng).1.有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以從火車的汽笛聲判斷火車的運(yùn)動(dòng)方向和快慢.2.有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士可以從炮彈飛行時(shí)的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還是遠(yuǎn)去.3.交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波,波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來時(shí),接收到的頻率發(fā)生變化,由此可指示汽車的速度.4.由地球上接收到遙遠(yuǎn)天
7、體發(fā)出的光波的頻率可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度.4、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用宇宙中的星球都在不停地運(yùn)動(dòng).測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率,然后跟地球上這些元素靜止時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照,就可以算出星球靠近或遠(yuǎn)離我們的速度.多普勒效應(yīng)不僅僅適用于聲波,它也適用于所有的波,包括光波、電磁波。(1)用多普勒效應(yīng)測(cè)量其它星系向著還是遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率(2)臨床上應(yīng)用多普勒效應(yīng):彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波,超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收,測(cè)出反射波的頻率變化,就能知道血流的速度
8、.這種方法俗稱“彩超”,可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變.(3)雷達(dá)測(cè)速儀檢查機(jī)動(dòng)車速度的雷達(dá)測(cè)速儀也是利用這種多普勒效應(yīng)。交通警向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的電磁波,通常是紅外線,同時(shí)測(cè)量反射波的頻率,根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。(4)軍事應(yīng)用(E-3“望樓”預(yù)警機(jī))脈沖多普勒雷達(dá),多譜勒導(dǎo)航儀1聲波屬于機(jī)械波。下列有關(guān)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