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(共32张PPT)
3.4 波的干涉
学习目标要求 核心素养和关键能力
1.了解波的叠加原理。 2.知道波的干涉现象和干涉图样。 3.知道干涉现象是波特有的现象 1.核心素养
利用矢量合成法分析波的叠加。
2.关键能力
利用波传播的独立性分析问题的能力
3.4 波的干涉
学习
目标
01.
了解波的叠加原理
03.
知道波的干涉条件
02
通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样
04.
利用波的干涉解释生活中的相关现象
相遇前
相遇时刻
相遇过程
相遇后
两列波相遇
相遇后
一、波的叠加
相遇前
相遇时刻
相遇过程
相遇后
两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。
相遇后
波的独立传播原理
注意：当两列波相遇时，保持独立性，频率、周期、波速、波长均不发生任何变化。
一、波的叠加
相遇前
相遇时刻
相遇过程
相遇后
相遇后
波的叠加原理：
在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。
一、波的叠加
振动加强
振幅增大
振动减弱
振幅减小
峰
峰
谷
峰
波的叠加原理
一、波的叠加
红绿光束空间交叉（光波）
湖面上层层涟漪（水波）
抖动的绳子（绳波）
上课讨论（声波）
波的独立传播
一、波的叠加
S1
S2
峰、峰
谷、谷
峰、谷
加强点
减弱点
加强点
加强点
减弱点
二、波的干涉
振动的加强区：
振动的减弱区：
峰—峰相遇；
谷—谷相遇。
峰—谷相遇；
谷—峰相遇。
若振幅A1=A2，
则减弱区如何？
A=A1+A2
质点的位移之和就总等于0。
二、波的干涉
A=|A1-A2|
振幅:
振幅:
波的干涉图样
①把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区
②相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减弱区
③振动加强区和振动减弱区是相互隔开的
二、波的干涉
波的干涉
1.定义：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫作波的干涉。形成的这种稳定图样叫作干涉图样。
2. 形成稳定干涉图样的条件
(1)两波源的频率相同；（相干波源）
(2)振动方向相同；
(3)相位差恒定。
注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波所特有的现象。
二、波的干涉
加强点的振幅为A1+A2;减弱点的振幅为|A1-A2|,每个质点都在各自的平衡位置附近做简谐运动。
注意：
①振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱。
②振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的。
思考
①为什么振动加强（减弱）区是稳定的，不随时间变化？
②振动加强区的质点位移是不是一直最大呢？
③振动加强点和振动减弱点间隔出现。
二、波的干涉
④加强点的振幅为A1+A2;
减弱点的振幅为|A1-A2|,
每个质点都在各自的平衡位置附近做简谐运动。
振动加强点（减弱点）到两列波的路程差与波长的关系
二、波的干涉
S1
S2
a1
a2
a3
a4
b1
b2
b3
b4
二、波的干涉
加强点，减弱点位置判断
假设在两列波的叠加区域有一个P点，它到两列波源的距离分别为PS1、PS2，两列波的波长为
振动加强点的位置
振动减弱点的位置
二、波的干涉
a1
a2
a3
a4
b1
b2
b3
b4
S1
S2
请判断下列各点是加强点还是减弱点。
（振动步调相反）
二、波的干涉
练习与应用
下图表示两列频率相同，振幅相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷。
（1）描述一个周期内 M、N 两个质点的运动情况。
（2）用空心小圆圈把振动最激烈的点标出来。
探究三：形成稳定干涉图样的条件
P
形成稳定干涉图样的条件：
两列波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同
二、波的干涉
①一切波都能发生干涉现象
②干涉是波特有的现象
电磁波（干涉条纹）
声波（降噪耳机）
水波（湖面涟漪）
声波（操场上不同位置声音不同）
二、波的干涉
二、波的干涉
二、波的干涉
课堂总结
波的干涉
一、波的叠加
1.波的叠加现象
二、波的干涉
1.定义
2.干涉图样
3.产生条件:
①频率相同；
②相位差恒定；
③振动方向相同；
4.干涉和衍射一样都是波特有的现象．
2. 波的叠加原理
波的独立传播原理
相遇前
相遇时刻
相遇过程
相遇后
[例1] (多选)如图所示,波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a,同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b,且f1A.两列波比较,a波将先到达P点
B.两列波在P点叠加时,P点的位移最大可达A1+A2
C.b的波峰到达P点时,a的波峰还没有到达P点
D.两列波相遇时,绳上位移可达A1+A2的点只有一个,此点在P点的左侧
CD
BC
[针对训练1] (多选)如图所示,甲、乙两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-0.2 m和x=1.2 m处,两列波的速度均为v=1 m/s,两列波的振幅均为2 cm,图示为t=0时刻两列波的图像,此刻P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.5 m处,下列说法正确的是(　 　)
A.质点M的起振方向沿y轴正方向
B.甲波源的振动频率为1.25 Hz
C.1 s内乙波源处的质点通过的路程为0.2 m
D.在t=2 s时刻,质点Q的纵坐标为2 cm
波的干涉的分析
[例2] 将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳,它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端,同时用相同频率和振幅上下持续振动,产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同,分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是(　 　)
A.甲图中两手开始振动时的方向并不相同
B.甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置
C.乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形
D.乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形
C
解析:甲图中两手开始振动时的方向相同,则甲图中分叉点是振动加强的位置,所以A、B错误;乙图中两手开始振动时的方向恰好相反,则乙图中分叉点是振动减弱的位置,则在分叉点的右侧终见不到明显的波形,所以C正确,D错误。
[针对训练2] 如图所示,S1、S2是两个步调完全相同的相干波源,其中实线表示波峰,虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持5 cm不变,关于图中所标的b、c、d三点,下列说法正确的是(　 　)
A.d点始终保持静止不动
B.图示时刻c点的位移为零
C.b点振动始终加强,c点振动始终减弱
D.图示时刻,b、c两点的竖直高度差为10 cm
A
解析:d点是波峰与波谷相遇,振动减弱,振幅为零,故保持静止,故A正确;b点是波峰与波峰相遇,c点是波谷与波谷相遇,它们均属于振动加强点,由于每列波的振幅是5 cm,则b点相对平衡位置高10 cm,c点相对平衡位置低10 cm,所以b、c两点的竖直高度差为20 cm,故B、C、D错误。
加强点、减弱点的判断
C
A.b点的振动总是最强,a、c两点的振动总是最弱
B.b点的振动总是最弱,a、c两点的振动总是最强
C.a、b、c三点的振动都总是最强
D.a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱
[针对训练3] 如图所示,在某一均匀介质中,两波源A、B位于一半径为4 m的圆的一条直径上,距离圆心O点都是2 m,其简谐运动表达式均为x=
0.1 sin 10πt m,圆周上的P点与A、B两波源间的距离分别为5 m和 3 m,波在该介质中传播速度为10 m/s。下列说法正确的是(　 　)
A.圆周上振动加强的点共有8个
B.两简谐波都传播到P点的时间差为0.1 s
C.两简谐波都传播到P点后,P点振动的频率为10 Hz
D.两简谐波都传播到P点后,P点振动的位移始终为0.2 m
A
练习1.一个质点同时受到两列波的影响,若这两列波波源振动情况完全相同,要使该质点不振动,则必须具备的条件是(　 　)
A.质点到两列波的波源的距离相等
B.质点应在两波源的连线上
C.质点到两波源距离之差等于半波长的奇数倍
D.质点到两波源的距离之差应等于半波长的偶数倍
C
解析:波的干涉是频率相同的两列波叠加时,有些区域的振幅加大,有些区域的振幅减小,由于两波源的振动情况完全相同,当质点到两波源距离之差等于半波长的奇数倍时,质点振幅为零,即不振动,A、B、D错误,C正确。
B
练习2.如图所示,S1、S2是振动情况完全相同的两列水波的波源,振幅为A。a、b、c三点分别位于S1、S2连线的中垂线上,且ab=bc。某时刻a是两列波的波峰相遇点,c是两列波的波谷相遇点,则(　 　)
A.c处质点的位移始终为-2A
B.b处质点的振幅为2A
C.a、c处质点是振动的加强点,b处质点是振动的减弱点
D.此时刻a处质点有向上的最大加速度
解析:a、b、c三点到达波源的路程差都为零,都为振动加强点,即振幅都为2A,但位移不是始终处于最大值,A、C错误;B正确;a是两列波的波峰相遇点,此时刻a处质点有向下的最大加速度,D错误。

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