(2)孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系仅是衍射能否明显发生的条件,波而的衍射没有条件,即一切波都能发生衍射。
(3)明显衍射发生时,并不一定能清楚地感受到,如当孔远远小于水波波长时,衍射应当非常明显,但因孔很小,单位时间内通过孔的能量很小,又分布到很大的区域上,水波将非常弱,会看不清楚。
2.干涉和衍射的对比
定义 现象 可观察到明显 现象的条件 缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者小于波长 相同点 波的波可以绕过障碍物继波能偏离直线而传到直线传播以外的空间 干涉图样稳定,振动强弱区域相间分布,加强区、减弱区位置不变 衍射 续传播的现象 频率相同的两列波叠波的加,使某些区域的振干涉和衍射是波特干涉 动加强,某些区域的振动减弱的现象 两列波的频率相同 有的现象 [学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
音箱装置布网既美观又能阻止灰尘进入音箱内部,但是它又有不利的一面,对于音箱发出的声音来说,布网就成了障碍物,它阻碍了声音的传播,造成了声音的失真。有的生产厂家就把布网安装上子母扣,这样听音乐时就可以将布网卸下来,从而获得真实的听觉效果,听同样的音乐时,不卸下布网跟卸下布网相比较,你认为声音损失掉的主要是 ( )
A.高频成分 C.中频成分
B.低频成分 D.不能确定
解析:选A 当声音从音箱发出遇到布网这一障碍物时,若声波的波长比布网的直径大或者和它差不多时,就可以发生明显的衍射现象,这样布网就不能阻挡这部分声波,布网可以阻挡波长比它的直径小得多的声波,即声音的高频成分,所以选A。
多普勒效应
1.多普勒效应
当波源和观察者之间有相对运动时,观察者测得的频率与波源频率不同的现象。 2.多普勒效应产生的原因
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(1)波源与观察者相对静止时,单位时间内通过观察者的完全波的个数是一定的,观察者观测到的频率等于波源振动的频率。
(2)波源与观察者相互靠近时,单位时间内通过观察者的完全波的个数增加,观察者观测到的频率大于波源的频率,即观察到的频率变大。
(3)波源与观察者相互远离时,观察到的频率变小。 3.多普勒效应的应用
测量心脏血流速度,测量车辆速度,测量天体运动情况等。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
(海南高考)下列选项与多普勒效应有关的是( ) A.科学家用激光测量月球与地球间的距离 B.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C.技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D.交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度 解析:选BD 科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快,故A错误。医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用声波的多普勒效应,故B正确。技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用超声波穿透能力强,故C错误。交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应,故D正确。
对应学生用书
P34
对波的干涉现象分析
[典题例析]
1.如图2-5-4所示,S1、S2是两个相干波源,它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点,下列说法中正确的有( )
6
图2-5-4
A.该时刻a质点振动最弱,b、c质点振动最强,d质点振动既不是最强也不是最弱 B.该时刻a质点振动最弱,b、c、d质点振动都最强
C.a质点的振动始终是最弱的,b、c、d质点的振动始终是最强的
D.再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置,因此振动最弱 [思路点拨]
(1)形成干涉图样的所有质点都在不停地振动着,其位移的大小和方向都在不停地随时间变化。
(2)对稳定的干涉,振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。
解析:a质点是波峰和波谷相遇的点,振动减弱。b质点是波峰与波峰的相遇点,c质点是波谷与波谷的相遇点,振动都是加强的。d质点位于振动加强点的连线上,仍为振动加强的点,故A错,B对。某时刻振动加强或减弱的点位置是固定的,始终是加强或减弱的,故C对。再过后的时刻,a、b、c三点虽然都处在平衡位置,但a点振动仍减弱,b、c两
4点振动仍加强,故D错。
答案:BC
[跟踪演练]
当两列水波发生干涉时,如果两列波的波谷在P点相遇,下列说法正确的是( ) A.质点P的振幅最大 B.质点P的振动始终是加强的 C.质点P的位移始终最大 D.质点P的位移有时为零
解析:选ABD 由题意知,P是振动加强点,且始终振动加强,振幅最大,A对,B对。振动加强说明该区域振幅最大,质点的位移变化范围大,但并不能理解为加强点的位移始终最大,它的位移从0到最大做周期性变化,C错,D对。
波的衍射现象分析
[典题例析]
7
T
2.如图2-5-5所示是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一个狭缝,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻的波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长,则波经过狭缝之后的传播情况,下列描述中正确的是( )
图2-5-5
A.此时能观察到明显的衍射现象
B.如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象 C.挡板前后相邻波纹间距相等
D.如果狭缝的大小不变,使波源的频率增大,能更明显地观察到衍射现象 [思路点拨] 解答本题时应注意以下两点: (1)波发生明显衍射的条件。
(2)波的频率、波速与波长的关系及其决定因素。
解析:由题图知孔的尺寸和波长相当,所以能观察到明显的衍射现象,A正确。AB孔扩大,与波长相比,尺寸逐渐变大,就可能看不到明显的衍射现象,B正确。波经过孔后,介质没变,波速不变,又因为频率由振源决定,即频率不变,所以波长也不变,波纹间距在挡板前后相等,C正确。若频率增大,由λ=知,波长减小,衍射现象不会变得更明显,D错。
答案:ABC
[探规寻律]
(1)障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件,而是发生明显衍射的条件,波长越大越易发生明显衍射现象。
(2)当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分突出,但衍射波的能量很弱,也很难观察到波的衍射。
[跟踪演练]
如图2-5-6所示,S为波源,M、N为两块挡板,其中M板固定,N板可上下移动,两板中间有一狭缝,此时测得A点没有振动,为了使A点能发生振动,可采用的方法是______(填“增大”或“减小”)波源的频率,也可以将N板______(填“向上”或“向下”)移动一些。
vf 8
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