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3.4 波的干涉
在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成复杂而美丽的图案，这种图案是怎样产生的？
一、波的叠加
可以发现：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。
一、波的叠加
波叠加原理：在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动。
质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。
生活联系
生活中波的独立传播和叠加
开会时，大家讨论各抒己见，很是吵闹，但还是能区分出每一个人的说话声音。
红绿蓝等光束空间交叉相遇，分开后红还是红、绿还是绿。
空中无线电波很多，但仍能分别接收各个电台。
一、波的叠加
这两列波相遇后，在振动着的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开。
二、波的干涉
现象示意图：
x1
0
t
A1
-A1
振动1：
x2
0
t
-A2
A2
振动2：
x
0
t
A
-A
加强叠加：
A
从振动图像中看，加强点A距离平衡位置的位移变吗？
新课讲授
现象原因：
B
从振动图像中看，减弱点B距离平衡位置的位移变吗？若两列波的振幅不相同，此时B点的位移是多少？
x1
0
t
A1
-A1
振动1：
振动2：
x2
0
t
-A2
A2
减弱叠加：
x
0
t
A
-A
现象示意图：
新课讲授
振动加强
振动加强
振动减弱
振动减弱
二、波的干涉
二、波的干涉
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。
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。
新课讲授
在下图所描述的时刻，M是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。
（1）描述一个周期内 M、N 两个质点的运动情况。
（2）用空心小圆圈把半个周期后图中具有最大正位移的点标出来，用实心小圆点把半个周期后图中具有最大负位移的点标出来。
（3）把图中比较“平静”的地方用虚线标出来。
新课讲授
在下图所描述的时刻，M是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。
（1）随着时间的推移，这个凸起最高的位置在向哪个方向移动？是不是M质点在向那个方向迁移？M质点在哪个方向上运动？
（2）指出图中哪个位置是凹下最低的位置（只需指出一个）。随着时间的推移，这个凹下最低的位置在向哪个方向移动？
（3）由图中时刻经过????4时，M质点的位移有什么特点？
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1.波的干涉：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，使某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉。所形成的图样叫做干涉图样。
二、波的干涉
2.形成稳定干涉图样的条件：
(1)两波源的频率相同；
(2)相位差恒定；
(3)振动方向相同。
新课讲授
二、波的干涉
两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图样。而要产生稳定的干涉现象形成稳定的干涉图样，则需要满足一定的条件。
产生干涉的条件：两列波的频率必须相同。
一切波都能发生干涉和衍射现象。
干涉和衍射是波特有的现象。
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若两波源振动情况完全相同
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3.振动加强点和减弱点满足的条件：
若两个波源的振动频率和振动步调相同
(1)加强点与两个波源的距离差：
（n=0，1，2，3……）
(2)减弱点与两个波源的距离差：
二、波的干涉
新课讲授
（n=0，1，2，3……）
3.振动加强点和减弱点满足的条件：
若两个波源的振动频率和振动步调相反
(1)加强点与两个波源的距离差：
（n=0，1，2，3……）
(2)减弱点与两个波源的距离差：
二、波的干涉
新课讲授
（n=0，1，2，3……）
练习1：当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的有（ ）
A.质点P的振动始终是加强的
B.质点P的振幅最大
C.质点P的位移始终最大
D.质点P的位移有时候为零
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练习4：波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中的A、B两点处，AB＝1.2m，如图所示。两波源产生的简谐横波沿直线AB相向传播，波速为4m/s。已知两波源振动的初始相位相同，求A、B间合振动振幅最小的点的位置。
这种现象是奥地利物理学家多普勒在1842年最先发现的。
1.多普勒效应：
由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫做多普勒效应。
一、多普勒效应
f测>f源
f测< f源
1.观察者静止不动，数经过的队伍中的人数，每分钟假设有30个人经过。
观测者
静止
v测=0
2.当观察者逆着队伍行走时，数经过的队伍中的人数，每分钟将大于30个人经过。
f测=f源
3.当观察者与队伍同向行走且速度比队伍的小时，数经过的队伍中的人数，每分钟将小于30个人经过。
一、多普勒效应
观测者
靠近波源
v测
观测者
远离波源
v测
一、多普勒效应
一、多普勒效应
一、多普勒效应
多普勒效应是观察者接收到的波的频率发生了变化，而波源发出的波的频率并没有改变。
4.多普勒效应是波特有的现象。
不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。
当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小。
3.多普勒效应的实质：
一、多普勒效应
声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。
而接收者听到的声音的音调，是由接收者接收到的频率决定的，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。
5.多普勒效应的成因：
一、多普勒效应
（1）观察者朝波源运动
（2）观察者离波源运动
1.波源不动，观察者相对波源运动
2.观察者不动，波源相对观察者运动
（1）波源朝观察者运动
（2）波源离观察者运动
一、多普勒效应
多普勒效应中观测频率的计算
????测=????波+????人????波=(????+????人????波)????波
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????测=????波?????人????波=(?????????人????波)????波
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????测=????波????波?????源????波=????波????波????波?????源
?
????测=????波????波+????源????波=????波????波????波+????源
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2 .多普勒效应的现象：
（1）观察者与波源均相对于介质静止时：
（2）观察者与波源相互接近时：
（3）观察者与波源相互远离时：
1.多普勒效应：
由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫做多普勒效应。
一、多普勒效应
????收=????源
?
????收>????源
?
????收?
1.有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢。有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去。
火车驶来时，由于多普勒效应，听到的汽笛声调比较高，感觉尖锐刺耳；火车远离时，听到的汽笛声调较低，听起来较为低沉。
思考：如何判断？
二、多普勒效应的应用
2.交通警察利用多普勒效应测速。
雷达测速仪：交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波（通常是红外线），波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度。
二、多普勒效应的应用
3.用多普勒效应测量其它星系向着还是远离地球运动的速率。
宇宙中的星球都在不停地运动。测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度。
二、多普勒效应的应用
4.军事应用：脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪
二、多普勒效应的应用
中国的歼20第五代隐身战机
中国的武直19武装直升机
5.医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度。这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。
二、多普勒效应的应用
多普勒颈脑血液测速仪
练习2：在同一均匀介质中有S1、S2两个波源，这两个波源的频率相同。S1、S2相距两个波长，B点为S1、S2直线的中点，今以B为圆心以R＝????为半径画圆，问在该圆周上（S1、S2两点除外）共有几个振动加强点。
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S1
?
S2
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????
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????
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