高三物理第一轮复习：波的干涉与衍射知识精讲VIP免费

高三物理第一轮复习：波的干涉与衍射【本讲主要内容】波的干涉与衍射波的叠加原理；干涉；波的衍射及反射问题；多普勒效应问题。【知识掌握】【知识点精析】一.干涉理论1.叠加理论①在同一介质中，两列波重叠的区域里任何一质点的总位移量等于两列波分别引起的位移的矢量和，一般来讲，对于同一种类型的机械波叠加，其振动都在一条线上，所以其位移的矢量和，具体体现在同向相加，反向相减上。②几道波相遇时，每道波都各自保持原有的状态继续传播而互不干扰，这是波所特有的现象。如下面的两种情况：例1.AB为一条绳子，当我们分别拿起A端和B端，让其在竖直方向上各振动半个周期，就会在这条绳子中形成如图①所示的两列半个波长的波形，并相向传播。试讨论它们相遇的情况和相遇以后的情况。分析：从图中可以看出，两列波的源头起振方向都是向上的。（1）波的传播过程，实际上就是这两列波形平移的过程，当它们相遇时就会出现下面的情况在图（3）时，振动的质点的位移就是两列波单独传到此处时位移的和。当它们相遇后，又各自“若无其事”地向前传去。如图（4）所示：例2.在上题中，如将A、B各自向相反方向振动半个周期就会出现下面的情况，用图形示意如下，2.干涉理论①稳定的叠加即为干涉②干涉条件：频率相同：在同一种介质中，v1=v2.由公式，这样才能稳定叠加。相差恒定（现行教材中略掉）。③干涉：频率相同的两道波叠加使某些区域振动加强，某些区域振动减弱；而且加强区和减弱区相互间隔出现的现象。④加强区的位置：是两道波到该区域的波程差等于半波长的奇数倍。（n=0、1、2、3、…）⑤加强区的位置，是两道波到该区域的波程差等于半波长的偶数倍。（n=0、1、2、3、…）3.说明①加强区的每一个质点的振幅为两道波振幅之和。加强区的各质点都在各自的平衡位置附近做振动，它们的位移是周期性变化的，可以是零到振幅之间的任意值。②减弱区的各质点的振幅为两道波幅之差。减弱区内的各质点都在各自的位置附近做振动，它们的位移可以是零到合成后的振幅之间的任意值，若两道波的振幅相等，则减弱区则不振。二.衍射理论1.定义：波绕过障碍物（或缝隙）的现象。这种现象是普遍发生的，只是明显的衍射是需要条件的。2.明显的衍射条件：障碍物（或孔）的尺寸小于波长或跟波长差不多。3.反射与衍射是矛盾的。当衍射明显时，反射就不明显了。波是传递能量的主要途径，也可以从能的守恒角度去认识衍射和反射的矛盾性。波的反射遵从反射定律。下面举几个例子说明衍射和反射的这种关系：例如水波，一般来讲湖面上的水波波长大约有几米长，当水波遇到水面上凸出的一块礁石时，衍射和反射各自参半，我们既能看到衍射，也能看到较为明显的反射，当遇到一个小岛时，则几乎没有衍射发生，相反则看到了因明显的反射而引起的“惊涛”拍岸。当遇到水面上长出的一棵芦苇时，我们几乎看不到反射，波浪会“若无其事”地传过去衍射现象太不明显了。再如声波：声波的波长在1.7cm—17m之间，而一般的障碍物都在这个尺寸的范围内，所以生活中声波的衍射都比较明显。但当我们面对大山、森林、楼房等较大的障碍物高喊时，反射现象就相当明显了，这就是我们平时所说的“回声”。当然要想能够明显地区分“回声”还与障碍物的距离有一定的关系。三.多普勒效应1.定义：由于波源和观察者有相对运动，使观察者感觉到频率发生变化的现象。当波源和观察者相对介质都不动时，在相等时间内观察者所接收到的完整波形就等于波源所发生的完整波形。当观察者和波源二者发生相对运动时，上面的两种波形数就不再相等了，是发生了多普勒现象。2.三种具体体现：①波源相对于介质不动，而观察者向着波源运动，在单位时间内观察者向着波源移动一段距离，与其不动相比，观察者接收到的完整波形个数增多，即接收到的频率增大，相反，如果观察者远离波源，观察者在单位时间内接收到的完整波形个数减小，即接收到的频率减小②观察者相对介质不动，而波源运动，波源接近观察者时，观察者接收到的频率增大；波源远离观察者时，观察者接收到的频率减小。③二者相对运动，或相背运动，分别使观察者接收到的频率增大或减少。3.多普勒现...