第三单元：波的特有现象、多谱勒效应一、简要知识点：1、波的衍射、波产生明显衍射的条件；2、波的叠加：3、波的干涉：4、波产生明显干涉花样的条件；5、多谱勒效应。二、基本概念：1、波的衍射：波绕过障碍物的现象。2、波产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多；3、波的叠加：两列波彼此相遇以后，仍象相遇前一样，各自保持原有的波形，继续向前传播，互不干扰，只是在两列波重叠的区域里，任一质点的总位移，都等于两列波分别引起的位移矢量和。4、波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强（振幅增大），某些区域的振动减弱（振幅减小），并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔。注意：两列波峰、峰相遇（或谷、谷相遇）处是振动最强的地方，峰、谷相遇醋是振动最弱的地方。5、波的干涉条件：相互叠加的两列波的波源频率相同，振动情况相同。注意：如果是两列频率不同的波相叠加，得到的叠加图样是不稳定的，而波的干涉是指波叠加中的一个特例，即产生稳定的叠加图样。6、衍射和干涉是波的特有现象。7、关于波的干涉的几个问题辨析：（1）波在传播过程中的性质：几列波相遇时能够保持各自的状态而不相互干扰，两列波重叠区域里任何一点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和，这就是波的叠加原理，而干涉现象正是波叠加的结果。（2）波的干涉：频率相同的两列波叠加，在某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和减弱的区域相互间隔，在波的干涉现象中，应注意对“振动加强”和“振动减弱”的理解。振动加强是指该处质点的振幅增大，或者说相干的两列波在该处分别引起的位移总是同向，故总位移等于两个分位移相加，从而振动加强。振动减弱是指该处质点的振幅减小，或者说相干的两列波在该处分别引起的位移总是反向，故质点的总位移等于两分位移之差，从而振动减弱。并且要注意振动加强的质点和振动减弱的质点都在按一定的振幅做简谐振动，所以在某些时刻，振动加强的质点也要通过平衡位置，此时它的位移为零，并不是说它的位移始终为零。[例题]两列波长相同的水波发生干涉现象，若在某一时刻，P点恰好处是两列波的波峰相遇，Q点是两列波的波谷相遇，则：A、P点振动加强，Q点振动减弱；B、P、Q两点振动周期相同；C、P、Q两点的振动都加强；D、P、Q两点始终处于最大或最小位移处。[分析与解：]产生波的干涉现象时，波峰与波峰以及波谷与波谷相遇处的振动加强。另外，频率相同是产生波的明显的干涉图象的必要条件，从而各点的振动频率均相同，因而振动周期也相同。由于各质点围绕各自的平衡位置都在不断的振动，不可能始终处于最大位移或最小位移处。8、关于多谱勒效应：（1）当一辆汽车响着喇叭从你身边疾驶而过时，喇叭的音调会由高到低，好象汽车驶来的时候唱着音符“i”，离开的时候就唱音符“7”，如图所示，1842年奥地利物理学家多谱勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了类似的现象，他经过认真的研究，发现波源和观察者互相靠近或互相远离时，观察到的波的[频率都会发生变化，并且作出了解释。人们把这种现象叫做多谱勒效应。为了了解多谱勒效应，可以做这样一个模拟实验。让一队人沿街行走，观察者站在街旁不动，每秒有9人从他身边通过。这种情况下的“过人频率”是9人/秒。如果观察者逆着队伍行走，每秒和观察者相遇的人数增加；反之，如果观察者顺着队伍行走，频率降低。（2）设波源S和观察者R沿它们连线相对介质运动。波源速度为v，观察者速度为v，波在介质中传播的速度为v，现分两种情况分析：A、波源S不动，观察者以v向着S运动当观察者R位于A处时开始计时，经过时间t后，R向着S运动了vt，如果波速为v，则波背着S传播了vt，对于R来说，通过他的波的个数（即R感觉到的波的频率）为f====（1+）f上式表明，当R向着S运动时，R接受的频率f为原来的频率f的（1+）倍，f>f；如果R远离S运动，则v可取负值，f
