多普勒效应、波的干涉和衍射
[P3.]复习精要
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。 一、波的叠加原理(独立传播原理)
几列波相遇时能够保持各自的状态而不互相干扰,在几列波重叠的区域里,任何一个质点的总位移,都等于这几列波分别引起的位移的矢量和。
二、波的衍射
波可以绕过障碍物继续传播的现象叫波的衍射。
能够发生明显衍射的条件是:障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或比波长小。 [P4.]三、波的干涉
频率相同的两列波叠加发生干涉现象,则介质中某点P的振动是加强或是减弱,取决于该点到达两波源的距离之差:若距离之差恰等于半波长的偶(奇)数倍,则P处的质点振动必然是加强(减弱)的。
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。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:
①最强:该点到两个波源的路程之差是半波长的偶数倍, 即δ=nλ ②最弱:该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍,即???2(2n?1)
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。 [P6.]四、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
由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率发生变化的现象,叫做多普勒效应。 频率为f 的波源和观察者相互接近时,观察者感受到的频率增大 f1> f; 频率为f 的波源和观察者相互远离时,观察者感受到的频率减小 f2< f。
[P7.]南京市金陵中学06-07学年度第一次模拟5.关于多普勒效应的叙述,下列说法正确的是 (BD)
A.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
B.产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动
C.甲乙两列车相向行驶,两车均鸣笛,且所发出的笛声频率相同,乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他所听到的乙车笛声频率
D.哈勃太空望远镜发现所接受到的来自于遥远星系上的某种原子光谱,与地球上同种原子的光谱相比较,光谱中各条谱线的波长均变长(称为哈勃红移),这说明该星系正在远离我们而去
[P8.]07年扬州市期末调研测试8.一个位于原点O的波源S发出一列沿x轴正向传播的简谐横波,波速为400m/s,已知当t=0时刻,波刚好传到x=40m处,当时的波形图如图所示。在x轴上横坐标x=400m处固定一个波的接收器P(图中未画出),则下列说法中正确的是( A D ) y/cm A.波源开始振动的方向一定是向下
x/m O B.x=40m处的质点在t=0.5s时刻位于最大位移处 20 40 C.接收器在t=1.0s时刻才接收到此波的信号
D.若t=0时刻起波源S沿x轴负向以10m/s匀速移动,则接收器接收到此波时的频率将变小 [P9.]江苏省启东市07届第一学期期中测试1.一频率为600Hz的声源以20rad/s的角速度沿一半径为0.80m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 ) ①观察者接收到汽笛在A点发出声音的频率大于600Hz ②观察者接收到汽笛在B点发出声音的频率等于600Hz ③观察者接收到汽笛在C点发出声音的频率等于600Hz ④观察者接收到汽笛在D点发出声音的频率小于600Hz A.①②
B.②④
C.①③
D.③④
[P10.]市金陵中学06-07学年度第一次模拟7.已知有两列水波发生干涉,产生了稳定的干涉图样.如果某一时刻一列波的波谷与另一列波的波谷在P点相遇,则下列说法中正确的是 ( A )
A.质点P的振动始终是加强的 B.质点P的振动始终是减弱的 C.质点P的位移始终最大 D.质点P的位移不可能.为零
[P11.]07年广东普宁市华侨中学三模卷12.如图所示,S1、S2是同一个水槽内的两个波源,它们在水槽中分别激起两列水波,图中实线表示波峰,虚线表示波谷。两列波的波长分别为λ1、λ2,且λ1>λ2,某时刻图中P质点处恰好两列波的波峰相遇。下列说法中正确的是( D ) ..A. P质点的振动始终是加强的 B. P质点将始终位于波峰 C.由于两列波的波长不同,因此P点的振动不遵从波的叠加原理
S1 S2
D. P点的振动仍遵从波的叠加原理,但并非始终加强
[P12.]07年江苏省扬州市一模1.由两个完全相同的波源S1与S2发出的两列机械波在同种介质中传播,某时刻的情况如图所示,其中实线表示波峰,虚线表示波谷,下列说法正确的是( A )
A.处于波峰与波峰相遇处的质点振动一定最强
S1 S2 B.处于波谷与波谷相遇处的质点振动一定最弱
C.振动最强的质点的位移始终最大,大小为每一列波振幅的2倍 D.振动最弱的质点就是该时刻处于波峰与波谷的交点,除此之外没有其它质点
[P13.]07年4月苏州中学调研卷6.如图所示,从入口S处送入某一频率的声音。通过左右两条管道路径SAT和SBT,声音传到了出口T处,并可以从T处监听声音。右侧的B管可以拉出或推入以改变B管的长度。开始时左右两侧管道关于S、T对称,从S处送入某一频率的声音后,将B管逐渐拉出,当拉出的长度为l时,第1次听到最低的声音。设声速为v,则该声音的频率为( B ) A.
vvvv B. C. D. 8l4l2ll[P14.]07届南京市综合检测题(二)4.沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图如图4所示,其波速为200 m/s.下列说法中正确的是 ( A C ) A.图示时刻质点b的位移正在增大
B.从图示时刻开始,经过0.01 s,质点b通过的路程为2 m
C.若此波遇到另一简谐波并发生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为50 Hz
D.若该波发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4 m大得多
刻的波形图为一正弦曲线,其波速为200m/s,下列说法中正确的是 ( A C D )
A.从图示时刻开始,经过0.01s质点a通过的路程为0.4m B.从图示时刻开始,质点b比质点a先到平衡位置
C.若此波遇到另一列波并产生稳定的干涉条纹,则另一列波的频率为50Hz
D.若该波传播中遇到宽约3m的障碍物能发生明显的衍射现象
图 4
[P15.]07年广东普宁市华侨中学三模卷11.如图所示,沿x轴正方向传播的一列横波在某时