第3章第3节　波的干涉和衍射第4节　多普勒效应及其应用—2020-2021学年同步新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册讲义

3.0 envi 2024-12-31 4 4 1.03MB 11 页 3知币

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第3节　波的干涉和衍射

第4节　多普勒效应及其应用

学习目标：1.[物理观念]了解波的叠加原理、掌握波的干涉现象及产生的条

件．　2.[科学思维]知道波的衍射现象和发生明显衍射的条件．　3.[科学态度与

责任]了解多普勒效应及应用．

一、波的叠加原理

两列波相遇时，波形会发生变化；相遇后，这两列波又保持原来各自的形

态继续传播．大量研究表明，几列波在介质中传播，相遇后仍能保持各自原有

的运动特征(波长、频率、振幅等)不变并继续传播，就像没有与其他波相遇过

一样．在相遇的区域里，介质中的质点同时参加相遇的波列的振动，质点的位

移等于相遇波列单独存在时在该处引起的位移的矢量和，这在物理学中称为波

的叠加原理．

二、波的干涉现象

1．定义：振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱

的区域互相间隔、稳定分布的现象．

2．干涉图样：波的干涉中所形成的图样，如图所示．

3．干涉条件：频率和振动方向相同的波．

4．一切波都能发生干涉，干涉现象是波的重要特征之一．

三、波的衍射现象

1．定义

波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象，叫作波的衍射．

2．发生明显衍射现象的条件

障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小．

3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．

四、多普勒效应及其应用

1．多普勒效应

由于波源和观察者之间有相对运动而使观察者接收到的波的频率发生变化

的现象．它是奥地利科学家多普勒发现的．

2．多普勒效应产生的原因

(1)波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的完全波的个数是一

定的，观察者观测到频率等于波源振动的频率．

(2)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的完全波的个数增加，

观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率增大．

(3)波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小．

3．多普勒效应的应用

测量车辆速度；测量天体运动情况；检查病变，跟踪目的物(如导弹、云

层)等等．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)波的干涉现象中，振动加强区域，介质质点的位移随时间做周期性变化．

(√)

(2)波的干涉现象中，振动加强区域，介质质点的振幅随时间做周期性变化．

(×)

(3)狭缝的宽度远大于水波的波长时，有明显的衍射现象． (×)

(4)当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不大时，有明显的衍射现象． (√)

2．下列现象或事实属于衍射现象的是(　　)

A．风从窗户吹进来

B．雪堆积在背风的屋后

C．听到墙外人的说话声

D．晚上看到水中月亮的倒影

C　[波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象称为波的衍射． C与

衍射现象相符．A、B、D不属于衍射现象．]

3．(多选)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

C．多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的

D．多普勒效应是由奥地利科学家多普勒首先发现

BCD　[该题考查对多普勒效应的理解．当波源和观察者之间有相对运动时，

会发生多普勒效应，C正确；但波源的频率并没有发生变化，A错误；多普勒

效应产生的本质是观察者接收到的频率不等于波源频率，它首先由奥地利科学

家多普勒发现，B、D正确．]

波的叠加与波的干涉

如图所示，操场中两根竖直杆上各有一个扬声器，接在同一扩音机上，一

位同学沿着 AB 方向走来．

(1)他听到的声音会有什么变化？

(2)这属于什么物理现象？

提示：(1)声音忽强忽弱．

(2)声波的干涉现象．

1．波的干涉与波的叠加

(1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加，但干涉

必须是满足一定条件的两列波叠加后形成的现象．

(2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率

相同、振动方向相同、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质

中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我

们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．

2．干涉图样及其特征

(1)干涉图样：如图所示．

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