波的干涉衍射多普勒效应ppt课件

反射、折射,机械波的干涉、衍射、,一切波都能发生反射、折射、干涉、衍射。 干涉和衍射，是波特有的性质。,波的衍射,波可以绕过障碍物继续传播的现象叫波的衍射。 发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸和波长相差不多或比波长小。,波的干涉产生干涉的必要条件是： 两列波源的频率必须相同。,需要说明的是：以上是发生干涉的必要条件，而不是充分条件。要发生干涉还要求两列波的振动方向相同还要求相差恒定。我们经常列举的干涉都是相差为零的，也就是同向的。如果两个波源是振动是反向的，那么在干涉区域内振动加强和减弱的位置就正好颠倒过来了。,1,干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件：,最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍， 即=n,最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即,根据以上分析，在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。,至于“波峰和波峰叠加得到振动加强点”，“波谷和波谷叠加也得到振动加强点”，“波峰和波谷叠加得到振动减弱点”这些都只是充分条件，不是必要条件。,2,1声波属于机械波。下列有关声波的描述中正确的是 （ ） A同一列声波在各种介质中的波长是相同的 B声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快 C声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射 D人能辨别不同乐器同时发出的声音，证明声波不会发生干涉,C,3,2.关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是: ( ) A.电磁波是横波 B.电磁波的传播需要介质 C.电磁波能产生干涉和衍射现象 D.电磁波中电场和磁场的方向处处垂直,A C D,3.如图所示，实线表示两个相干波源S1、S2发出的波的波峰位置，则图中的点为振动加强的位置，图中的点为振动减弱的位置,b,a,4,4如图示，是振动情况完全相同的两个机械波波源，振幅为A，a、b、c三点位于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，则 （ ） A. a处质点的位移始终为2A B. c处质点的位移始终为 - 2A C. b处质点的振幅为2A D. c处质点的振幅为2A,解：某时刻a是两列波的波峰相遇点，则abc直线上各点的振动都加强，所以abc各点的振幅为2A，,但是振动加强并不是位移始终为2A，而是其位移等于两列波的位移之和。,C D,5,四、波的独立传播原理和叠加原理,独立传播原理：几列波相遇时，能够保持各自的运动状态继续传播，不互相影响。,波的叠加：两列沿同一直线传播的波,在相遇的区域里,任何一个质点的总位移,都等于两列波分别引起的位移的矢量和，两列波相遇以后，仍像相遇以前一样，各自保持原有的波形,继续向前传播。,叠加原理：介质质点的位移、速度、加速度都等于几列波单独传播时引起的位移、速度、加速度的矢量和.,6,一根细绳正在传播着正立和倒立的两个三角形波A和B，设在t=0时的波形如图甲示，而在t= T时的波形如图乙示，试在图丙中画出t=1/4 T的波形。,5 、,7,6 A、B两波相向而行，在某时刻的波形与位置如图所示.已知波的传播速度为v，图中标尺每格长度为l，在图中画出又经过t =7l /v 时的波形.,解：经过t=7l /v 时，波传播的距离为x=vt=7l,即两波分别向中间平移7格，如图示虚线所示：,由波的叠加原理，作出合位移的波形如图蓝线所示,8,7两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1.0m/s的速率沿同一直线相向传播，t=0时刻的波形图如图所示，图中小方格边长为0.1m。则以下不同时刻，波形正确的是 ( ),解：容易看出，A 、D分别是两波相遇前后的波形，,对B、C，由波的叠加（见下图中蓝线所示：）,可知C错B正确,A B D,9,A. 两列波在A、B间的传播速度均为10m/s B. 两列波的波长都是4m C. 在两列波相遇过程中，中点C为振动加强点 D. t2=0.7s时刻B点经过平衡位置且振动方向向下,8 如图所示,在一条直线上两个振动源A、B相距6m,振动频率相等,t0=0时刻A、B开始振动,且都只振动一个周期,振幅相等, 振动图象A为甲, B为乙. 若A向右传播的波与B向左传播的波在t1=0.3s时相遇, 则 ( ),A D,解见下页,10,解:,S=2vt1=6m v=10m/s A对,由振动图象得周期 T=0.2s,波长 =vT=2m ,B错 .,画出t=0.2s时的波形如图丙实线示:,相遇时的波形如图虚线示:中点C振动方向相反, C错.,A的波形向右传播,经过0.7s时 如图丁示: D对。,11,9 如图所示，一水平弹性绳上，两列波相向传播，波长都是2m，波速都是1m/s，t=0时，波形如图，此刻两列波的前端相距1m，则图中的波形图各对应的时刻t1、t2、t3、t4分别为（ ） 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,解见下页,12,画出各时刻的波形图如下图所示，然后叠加。,13,五. 声波和多普勒效应,1. 声源的振动在介质中的传播形成声波。,2. 声波是纵波。,3. 声波在空气中的传播速度大约为340m/s，随温度的升高而略有增大。,4.多普勒效应,由于波源和观察者有相对运动，使观察者发现频率发生变化的现象叫多普勒效应。,波源和观察者相互接近,观察者接收到的频率增大;二者远离时,观察者接收到的频率减小。,14,10、一频率为540Hz的汽笛以15rad/s的角速度沿一半径为0.60m的圆周作匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，下列判断正确的是 ( ) A观察者接收到汽笛在A点发出声音的频率大于540Hz B观察者接收到汽笛在B点发出声音的频率小于540Hz C观察者接收到汽笛在C点 发出声音的频率等于540Hz D观察者接收到汽笛在D点 发出声音的频率小于540Hz,A,解析: 由于观察者与波源相互接近，观察者接收到频率增大；观察者与波源相互远离，观察者接收到频率减小因此答案A、B、C正确，答案错。,A B C,15,11频率一定的波源在空气中向静止的的接收器匀速运动，以u表示声源的速度，V表示声波的速度（uV）, 表示接收器收到的频率。若u增大，则 ( ) A增大，V增大 B增大，V不变 C不变，V增大 D减小，V不变,B,16,12 图1是一个产生机械波的波源做匀速运动的情况，图中的圆表示同相位的波峰 图中表示的是 （ ） A、干涉现象 B、衍射现象 C、多普勒效应 D、偏振现象 波源正在移向 （ ） A. A点 B. B点 C. C点 D. D点 观察到的波的频率最低点是 （ ） A. A点 B. B点 C. C点 D. D点 如果振源又开始做加速运动，则跟原来作匀速运动情况相比，振动前方的波长将 （ ） A增大 B. 不变 C. 变短 D. 先增大再变小,C,A,B,C,17,13、,波源发出的振动在介质中传播形成波，在波经过的任一位置上的振动可以被当地的观察者接收。波源的振动频率设为f0。观察者接收到的振动频率为f，如果波源、观察者相对介质静止的情况下必有f=f0，如果波源、观察者相对介质运动，那么一般来说f与f0就不相同了，这就称为多普勒效应。 设波在介质中的传播速度为u，波源在介质中运动速度的大小为vs，观察者在介质中的运动速度的大小为vb，通过分析可得多普勒效应公式如下： 波源朝着观察者运动,观察者不动时 波源背离观察者运动,观察者不动时 观察者朝着波源运动,波源不动时 观察者背离波源运动,波源不动时,18,14一种监测潜水艇的技术即是利用多普勒效应。装于海底的超声波探测器发出一束频率为3000Hz的超声波，被迎面驶来的潜水艇反射回探测器，测得反射频率与原来的波之间的频率差为241Hz，已知超声波在海水中的传播速度为1500m/s，试求： 潜水艇接受到的超声波的频率f1（只写出表达式） 经潜水艇反射后的超声波被探测器接收到的频率f2（只写出表达式） 潜水艇的速率（结果用两位有效数字表示）,由题意 u=1500m/s f0=3000Hz f2=3241Hz,代入,3241=(1500+vb)3000(1500-vb),解得 vb =58m/s,19,15. 如图所示，声源S和观察者A都沿x轴正方向运动，相对于地面的速率分别为 vs 和 vA 空气中声音传播的速率为 vp ,设 vs vp , vA vp ,空气相对于地面没有流动 （1）若声源相继发出两个声信号时间间隔为t,请根据发出的这两个声信号从声源传播到观察者的过程确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔t （2）请利用(1)的结果，推导此情形下观察者接收到的声波频率与声源发出的声波频率间 的关系式,20,解：（1）设 t1、t2为声源S发出两个信号的时刻， 、 为观察者接收到两个信号的时刻。,则第一个信号经过( t1)时间被观察者A接收到， 第二个信号经过( t2)时间被观察者A接收到。,且 t2 t1 = t,设声源发出第一个信号时，S、A两点间的距离为L，两个声信号从声源传播到观察者的 过程中，它们运动的距离关系 如图所示，可得,由以上各式，得,题目,下页,21,（2）设声源发出声波的振动周期为T，这样，由以上结论，观察者接收到的声波振动的周期T为,由此可得，观察者接收到的声波频率与声源发出声波频率间的关系为,题目,上页,22,