波的干涉衍射多普勒效應(yīng)ppt課件

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反射、折射,機(jī)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)。,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(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)小。,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(dòng)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(gè)波源是振動(dòng)是反向的，那么在干涉區(qū)域內(nèi)振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的位置就正好顛倒過來了。,1,干涉區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)還是振動(dòng)最弱點(diǎn)的充要條件：,最強(qiáng)：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍， 即=n,最弱：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是半波長(zhǎng)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(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)；振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱。,至于“波峰和波峰疊加得到振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)”，“波谷和波谷疊加也得到振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)”，“波峰和波谷疊加得到振動(dòng)減弱點(diǎn)”這些都只是充分條件，不是必要條件。,2,1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(zhǎng)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(shí)發(fā)出的聲音，證明聲波不會(huì)發(fā)生干涉,C,3,2.關(guān)于電磁場(chǎng)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(chǎng)和磁場(chǎng)的方向處處垂直,A C D,3.如圖所示，實(shí)線表示兩個(gè)相干波源S1、S2發(fā)出的波的波峰位置，則圖中的點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)的位置，圖中的點(diǎn)為振動(dòng)減弱的位置,b,a,4,4如圖示，是振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)機(jī)械波波源，振幅為A，a、b、c三點(diǎn)位于S1 、S2連線的中垂線上，且ab=bc，某時(shí)刻a是兩列波的波峰相遇點(diǎn)，則 （ ） A. a處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為2A B. c處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為 - 2A C. b處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2A D. c處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2A,解：某時(shí)刻a是兩列波的波峰相遇點(diǎn)，則abc直線上各點(diǎn)的振動(dòng)都加強(qiáng)，所以abc各點(diǎn)的振幅為2A，,但是振動(dòng)加強(qiáng)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(dú)立傳播原理和疊加原理,獨(dú)立傳播原理：幾列波相遇時(shí)，能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)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(gè)質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的位移、速度、加速度都等于幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移、速度、加速度的矢量和.,6,一根細(xì)繩正在傳播著正立和倒立的兩個(gè)三角形波A和B，設(shè)在t=0時(shí)的波形如圖甲示，而在t= T時(shí)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(shí)刻的波形與位置如圖所示.已知波的傳播速度為v，圖中標(biāo)尺每格長(zhǎng)度為l，在圖中畫出又經(jīng)過t =7l /v 時(shí)的波形.,解：經(jīng)過t=7l /v 時(shí)，波傳播的距離為x=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(lán)線所示,8,7兩個(gè)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(shí)刻的波形圖如圖所示，圖中小方格邊長(zhǎng)為0.1m。則以下不同時(shí)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(duì)B、C，由波的疊加（見下圖中藍(lán)線所示：）,可知C錯(cuò)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(zhǎng)都是4m C. 在兩列波相遇過程中，中點(diǎn)C為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) D. t2=0.7s時(shí)刻B點(diǎn)經(jīng)過平衡位置且振動(dòng)方向向下,8 如圖所示,在一條直線上兩個(gè)振動(dòng)源A、B相距6m,振動(dòng)頻率相等,t0=0時(shí)刻A、B開始振動(dòng),且都只振動(dòng)一個(gè)周期,振幅相等, 振動(dòng)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(shí)相遇, 則 ( ),A D,解見下頁,10,解:,S=2vt1=6m v=10m/s A對(duì),由振動(dòng)圖象得周期 T=0.2s,波長(zhǎng) =vT=2m ,B錯(cuò) .,畫出t=0.2s時(shí)的波形如圖丙實(shí)線示:,相遇時(shí)的波形如圖虛線示:中點(diǎn)C振動(dòng)方向相反, C錯(cuò).,A的波形向右傳播,經(jīng)過0.7s時(shí) 如圖丁示: D對(duì)。,11,9 如圖所示，一水平彈性繩上，兩列波相向傳播，波長(zhǎng)都是2m，波速都是1m/s，t=0時(shí)，波形如圖，此刻兩列波的前端相距1m，則圖中的波形圖各對(duì)應(yīng)的時(shí)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(shí)刻的波形圖如下圖所示，然后疊加。,13,五. 聲波和多普勒效應(yīng),1. 聲源的振動(dòng)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(yīng),由于波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(yīng)。,波源和觀察者相互接近,觀察者接收到的頻率增大;二者遠(yuǎn)離時(shí),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(yùn)動(dòng)，一觀察者站在離圓心很遠(yuǎn)的P點(diǎn)且相對(duì)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(diǎn)發(fā)出聲音的頻率大于540Hz B觀察者接收到汽笛在B點(diǎn)發(fā)出聲音的頻率小于540Hz C觀察者接收到汽笛在C點(diǎn) 發(fā)出聲音的頻率等于540Hz D觀察者接收到汽笛在D點(diǎn) 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(yuǎn)離，觀察者接收到頻率減小因此答案A、B、C正確，答案錯(cuò)。,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(yùn)動(dòng)，以u(píng)表示聲源的速度，V表示聲波的速度（uV）, 表示接收器收到的頻率。若u增大，則 ( ) A增大，V增大 B增大，V不變 C不變，V增大 D減小，V不變,B,16,12 圖1是一個(gè)產(chǎn)生機(jī)械波的波源做勻速運(yùn)動(dòng)的情況，圖中的圓表示同相位的波峰 圖中表示的是 （ ） A、干涉現(xiàn)象 B、衍射現(xiàn)象 C、多普勒效應(yīng) D、偏振現(xiàn)象 波源正在移向 （ ） A. A點(diǎn) B. B點(diǎn) C. C點(diǎn) D. D點(diǎn) 觀察到的波的頻率最低點(diǎn)是 （ ） A. A點(diǎn) B. B點(diǎn) C. C點(diǎn) D. D點(diǎn) 如果振源又開始做加速運(yùn)動(dòng)，則跟原來作勻速運(yùn)動(dòng)情況相比，振動(dòng)前方的波長(zhǎng)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(dòng)在介質(zhì)中傳播形成波，在波經(jīng)過的任一位置上的振動(dòng)可以被當(dāng)?shù)氐挠^察者接收。波源的振動(dòng)頻率設(shè)為f0。觀察者接收到的振動(dòng)頻率為f，如果波源、觀察者相對(duì)介質(zhì)靜止的情況下必有f=f0，如果波源、觀察者相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，那么一般來說f與f0就不相同了，這就稱為多普勒效應(yīng)。 設(shè)波在介質(zhì)中的傳播速度為u，波源在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)速度的大小為vs，觀察者在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)速度的大小為vb，通過分析可得多普勒效應(yīng)公式如下： 波源朝著觀察者運(yùn)動(dòng),觀察者不動(dòng)時(shí) 波源背離觀察者運(yùn)動(dòng),觀察者不動(dòng)時(shí) 觀察者朝著波源運(yùn)動(dòng),波源不動(dòng)時(shí) 觀察者背離波源運(yùn)動(dòng),波源不動(dòng)時(shí),18,14一種監(jiān)測(cè)潛水艇的技術(shù)即是利用多普勒效應(yīng)。裝于海底的超聲波探測(cè)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(cè)器，測(cè)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： 潛水艇接受到的超聲波的頻率f1（只寫出表達(dá)式） 經(jīng)潛水艇反射后的超聲波被探測(cè)器接收到的頻率f2（只寫出表達(dá)式） 潛水艇的速率（結(jié)果用兩位有效數(shù)字表示）,由題意 u=1500m/s f0=3000Hz f2=3241Hz,代入,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(yùn)動(dòng)，相對(duì)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(shè) vs vp , vA vp ,空氣相對(duì)于地面沒有流動(dòng) （1）若聲源相繼發(fā)出兩個(gè)聲信號(hào)時(shí)間間隔為t,請(qǐng)根據(jù)發(fā)出的這兩個(gè)聲信號(hào)從聲源傳播到觀察者的過程確定觀察者接收到這兩個(gè)聲信號(hào)的時(shí)間間隔t （2）請(qǐng)利用(1)的結(jié)果，推導(dǎo)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(guān)系式,20,解：（1）設(shè) t1、t2為聲源S發(fā)出兩個(gè)信號(hào)的時(shí)刻， 、 為觀察者接收到兩個(gè)信號(hào)的時(shí)刻。,則第一個(gè)信號(hào)經(jīng)過( t1)時(shí)間被觀察者A接收到， 第二個(gè)信號(hào)經(jīng)過( t2)時(shí)間被觀察者A接收到。,且 t2 t1 = t,設(shè)聲源發(fā)出第一個(gè)信號(hào)時(shí)，S、A兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)，兩個(gè)聲信號(hào)從聲源傳播到觀察者的 過程中，它們運(yùn)動(dòng)的距離關(guān)系 如圖所示，可得,由以上各式，得,題目,下頁,21,（2）設(shè)聲源發(fā)出聲波的振動(dòng)周期為T，這樣，由以上結(jié)論，觀察者接收到的聲波振動(dòng)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(guān)系為,題目,上頁,22,