百科
波的干涉和衍射
内容
频率相同的两列波叠加,某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象,叫波的干涉.产生干涉现象的条件:两列波的频率相同,振动情况稳定.
注意事项
①干涉时,振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的,加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和,减弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差.
②两列波在空间相遇发生干涉,两列波的波峰相遇点为加强点,波峰和波谷的相遇点是减弱的点,加强的点只是振幅大了,并非任一时刻的位移都大;减弱的点只是振幅小了,也并非任一时刻的位移都最小. 如图若S1、S2为振动方向同步的相干波源,当PS1-PS2=nλ时,振动加强;当PS1-PS2=(2n+1)时,振动减弱。
波的叠加
几列波相遇时,每列波能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰,只是在重叠的区域里,任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和.两列波相遇前、相遇过程中、相遇后,各自的运动状态不发生任何变化,这是波的独立性原理.
波的衍射
波在传播过程中偏离直线传播,绕过障碍物的现象.衍射现象总是存在的,只有明显与不明显的差异.波发生明显衍射现象的条件是:障碍物(或小孔)的尺寸比波的波长小或能够与波长差不多.
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消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声,干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声。干涉型消声器的结构及气流运行如图所示,产生波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播。当声波到达a处时,分成两束相干波,它们分别通过r1和r2的路程,再在b处相遇,即可达到消弱噪声的目的。若Δr = r1-r2,则Δr等于 [ ] A.波长λ的整数倍
B.波长λ的奇数倍
C.半波长的奇数倍
D.半波长的偶数倍如图所示,甲、乙两相互垂直传播的振动情况完全相同的波,实线表示波峰,虚线表示波谷,箭头表示波的传播方向,则图中P点(小正方形的中央一点)所处位置应在( ) A.振动增强点
B.振动减弱点
C.可能是增强点又可能是减弱点
D.既不是增强点又不是减弱点如图所示,圆环形的充气气囊平放在水平的玻璃板上,下边与玻璃板密闭接触且内部装水,当用手有节奏的拍打气囊时,形成的圆环形水波由边缘向中心O点传播,则水面上______________(选填“能”或“不能”)观察到水波的干涉现象。水波叠加的结果使O点的振动______________(选填“加强”、“减弱”或“不能确定”)。 如图所示,实线表示两个相干波源S1、S2发出波的波峰位置,下列说法中不正确的是( ) A.图中b点为振动加强的位置
B.图中a点为振动减弱的位置
C.这两列波的频率相同
D.这两列波的频率不相同如图中s1和s2是两个相干波源,以s1和s2为圆心的两组同心圆弧分别表示在同一时刻两列波的波峰和波谷,实线表示波峰,虚线表示波谷,a、b、c三点中,振动加强的点是____________,振动减弱的点是____________,再过1/4周期,振动加强的点是____________,振动减弱的点是____________。c点的速度方向是____________(填正或负方向,令向波峰运动为正方向)。 不定项选择 两列完全相同的波叠加后产生的干涉图样。实线和虚线表示同一时刻的波峰和波谷。若a、b、c、d四点位置如图所示,那么再过半个周期后,下列叙述正确的是( ) A.b点变为振动加强点,c点变为振动减弱点
B.a点仍为振动减弱点,c点仍为振动加强点
C.b点变为振动加强点,d点变为振动加强点
D.a点仍为振动加强点,b点仍为振动减弱点如图所示,水面上有A、B两个振动情况完全相同的振源,在AB连线的中垂线上有a、b、c三个点,已知某时刻,a点是两列波的波峰的相遇点,c点是与a点相邻的两列波的波谷相遇点,b为a、c的中点,则以下说法正确的是 [ ] A.a点是振动加强点,c点是振动减弱点
B.a点与c点都是振动加强点,b点是振动减弱点
C.a、b、c都是振动加强点
D.a点与c点此时刻是振动加强点,经过一段时间后变成振动减弱点,而b点可能变成振动加强点下列说法正确的有 [ ] A. 全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B. 两列波相叠加产生干涉现象,则振动加强区域与减弱区域相互间隔
C. 在不同惯性参考系中,真空中的光速大小都相同
D. 同一列声波在不同介质中传播速度不同,光波在不同介质中传播速度相同如图所示,实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷,此刻M是波峰与波峰相遇点,下列说法中正确的是( ) A.该时刻质点O正处于平衡位置
B.P、N两质点始终处在平衡位置
C.随着时间的推移,质点M将向O点处移动
D.从该时刻起,经过二分之一周期,质点M到达平衡位置如图所示,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,下列说法中正确的是 [ ] A.b处永远是波峰与波峰相遇
B.d处的振动永远是减弱的
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,a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置,因此振动最弱如图所示,在均匀介质中S1和S2是同时起振(起振方向相同)、频率相同的两个机械波源,它们发出的简谐波相向传播。在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点,已知(为波长),则下列说法中正确的是 [ ] A.b点的振动总是最强,a、c两点的振动总是最弱
B.b点的振动总是最弱,a、c两点的振动总是最强
C.a、b、c三点的振动都是最强
D.a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱图为声波干涉演示仪的原理图,两个U形管A和B套在一 起,A管两侧各有一小孔,声波从左侧小孔传入管内,被分成两列频率____________的波,当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时,若两列波传播的路程相差半个波长,则此处声波的振幅______________;若传播的路程相差一个波长,则此处声波的振幅_________________。 如图所示,在半径为R=45m的圆心O和圆周A 处,有两个完全相同的声源,发出的声波波长为λ=10m,某人站在B处正好听不到声音。若此人沿圆周从B逆时针走到A 之前,还有几处听不到声音?(要求写出计算过程) 不定项选择 如图所示,是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况,图中的实线和虚线分别表示波峰和波谷,此时( ) A.a点振动加强,c点振动减弱
B.a点振动减弱,b振动加强
C.ab连线的中点振动减弱
D.ac连线上振动都加强如图所示,圆环形的充气气囊平放在水平的玻璃板上,下边与玻璃板密闭接触且内部装水,当用手有节奏的拍打气囊时,形成的圆环形水波由边缘向中心O点传播,则水面上_____________(选填“能”或“不能”)观察到水波的干涉现象。水波叠加的结果使O点的振动_____________(选填“加强”、“减弱”或“不能确定”)。 下图为某一报告厅主席台的平面图,AB是讲台,S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭,它们之间的相互位置和尺寸如图所示。报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫。为了避免啸叫,话筒最好摆放在讲台上适当的位置,在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消。已知空气中声速为340m/s,若报告人声音的频率为136Hz,问讲台上这样的位置有多少个? 不定项选择 关于波的干涉,下列说法正确的是( ) A.只有横波才能发生干涉,纵波不能发生干涉
B.只要是两列以上的波,在相遇的区域内都能产生稳定的干涉
C.不管是横波还是纵波,只要叠加的两列波的频率相等,振动情况相同,就能产生稳定的干涉现象
D.干涉是机械波特有的现象不定项选择 频率相同的两列波发生干涉时( ) A.某一点如果是两列波的波峰和波峰相遇,经过半个周期,在这一点则是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇
B.某一点如果是两列波的波谷和波谷相遇,经过半个周期,在这一点则是第一列波的波谷与第二列 波峰相遇
C.某一点如果是第一列波的波谷与第二列波的波峰相遇,经过半个周期,在这一点则是两列波的波谷相 遇
D.某一点如果是第一列波的波谷与第二列波的波峰相遇,经过半个周期,在这一点则是第一列波的波峰与第二列波的波谷相遇如图所示,S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波源,振幅为A,a、b、c三点分别位于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,c是两列波的波谷相遇点,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不定项选择 蝉是利用了蝉的a发出声音,某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈,听到忽高忽低的蝉鸣声,这是由于声波的b现象,请选择a、b组合正确的是( ) A.蝉的嘴干涉
B.蝉的翅膀干涉
C.蝉的翅膀共振
D.蝉的嘴共振如图所示是水波干涉示意图,S1、S2是两波源;A、D、B三点在一条直线上,两波源频率相同,振幅相等,下列说法正确的是 [ ] A.质点A一会儿在波峰,一会儿在波谷
B.质点B一会儿在波峰,一会儿在波谷
C.质点C一会儿在波峰,一会儿在波谷
D.质点D一会儿在波峰,一会儿在波谷不定项选择 下图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇,图中实线表示某时刻的波峰,虚线表示的是波谷,下列说法正确的是( ) A.a、c两点的振动加强,b、d两点的振动减弱
B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间
C.经适当的时间后,加强点和减弱点的位置互换
D.经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波谷,原来位于波谷的点将位于波峰S1、S2为两个频率及振动情况相同的波源,它们相距为3λ,今取S1、S2连线上A、B、C、D、E五点,将S1、S2分为六等份,如图所示,则这些点中_________点振动加强。 如图所示,S1、S2是两个同向的相干波源,相距4m,激起两列相干波的波长均为A=2 m,则在以S1、S2连线为半径,S2为圆心的圆周上共有_______ 处振动最弱的点。 在图中,A、B是同一介质中两相干波源,其振幅均为A=5 cm,频率均为f=100 Hz,当A点为波峰时,B点恰好为波谷,波速v=10 m/s,判断P点为振动加强点还是振动减弱点。 如图所示,在直线PQ的垂线OM上有A、B两个声源,A、B分别距O点6m和1m,两个声源同时不断向外发出波长都为2m的完全相同的声波,在直线PQ上从-∞到+∞的范围内听不到声音的区域共有多少个? 如图所示,S是水面波的波源,x、y是挡板,S1、S2是两个狭缝(SS1=SS2,狭缝的尺寸比波长小得多),试回答以下问题:
(1)若闭上S1,只打开S2会看到什么现象?
(2)若S1、S2都打开,会发生什么现象?
(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷,那么在A、B、C、D 各点中,哪些点振动加强,哪些点是振动减弱点?如图所示,S为上下振动的波源,频率为100 Hz,所产生的正弦波向左、右传播,波速为80 m/s,已知SP=17.4 m,SQ=16.2 m,则当S通过平衡位置向上振动时,则 [ ] A.P在波峰,Q在波谷
B.都在波峰
C.P在波谷,Q在波峰
D.均在平衡位置如图所示,S1、S2是两个相干波源,它们的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的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 [ ] A.该时刻a质点振动最弱,b、c质点振动都最强,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,因此振动最弱两波源在水槽中形成的波形如图所示,其中实线表示波峰,虚线表示波谷,则 [ ] A. 在两波相遇的区域中会产生干涉
B. 在两波相遇的区域中不会产生干涉
C. a点的振动始终加强
D. a点的振动始终减弱如图所示为声波干涉演示仪的原理图,两个U形管A和B套在一起,A管两侧各有一小孔,声波从左侧小孔传人管内,被分成两列频率____的波。当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时,若两列波传播的路程相差半个波长,则此处声波的振幅___;若传播的路程相差一个波长,则此处声波的振幅____。 如图所示,S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源,振幅为A,A、B、C三点分别位于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,C是两列波的波谷相遇点,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不定项选择 关于波的干涉和衍射,下列说法中正确的是( ) A.只有横波才能产生干涉,纵波不能产生干涉
B.只要是两列波叠加,都能产生稳定的干涉图样
C.只要是波,都能产生衍射
D.波长很小的波可以产生衍射,不能产生干涉如图所示,O是水面上一波源,实线和虚线分别表示某时刻的波峰和波谷,A是挡板,B是小孔。若不考虑波的反射因素,则经过足够长的时间后,水面上的波将分布于 [ ] A整个区域
B阴影Ⅰ以外区域
C阴影II以外区域
D阴影II和III以外的区域如图所示,S1、S2是两个周期为T的相干波源,它们振动同步且振幅相同,实线和虚线分别表示波的波峰和波谷,关于图中所标的a、b、c、d四点的振动,下列说法中正确的是 [ ] A.图示时刻质点a的位移为零
B.质点b、c振动最强
C.质点d振动最弱
D.再过T/2,b点振动减弱当两列水波发生干涉时,如果两列波的波峰在P点相遇,下列说法不正确的是( ) A.质点P的振动始终是加强的
B.质点P的振幅最大
C.质点P的位移始终最大
D.质点P的位移有时为零如图所示,S1、S2是弦线两端的两个波源,它们的振动周期都为T,振幅都为A,某时刻S1发出的波恰好传到C,S2发出的波恰好传到A,且S1C=S2A,图中只画出了此时刻两列波在AC 之间部分的叠加波形,S1、A间和S2、C间波形没有画出,下列说法正确的是 [ ] A.A、B、C三点是振动减弱点
B.A、C是振动减弱点,B是振动加强点,振幅为2A
C.再经过T/4,AC间的波形是一条直线
D.再经过T/4,AC间的波形不是一条直线不定项选择 如图所示,甲、乙两平面波是振幅相同的相干波,甲波沿x轴正方向传播,乙波沿y轴正方向传播,图中实线表示某一时刻的波峰位置,虚线表示波谷位置,对图中正方形中央的a、b、c、d四点的振动情况,以下正确的判断是( ) A.a、b点振动加强,c、d点振动减弱
B.a、c点振动加强,b、d点振动减弱
C.b、d点振动加强,a、c点振动减弱
D.a、b、c、d点的振动都加强如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,从波传到x=5m的M点时开始计时,已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s,下面说法中正确的是 [ ] A.质点Q(x=9m,图中未画出)经过0.5s第一次到达波谷
B.质点P在0.1s内沿波传播方向的位移为1m
C.若在Q(x=9m,图中未画出)处放一接收器,接到的波的频率小于2.5Hz
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如图所示,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 [ ] A.a质点振动始终最弱,b、c质点振动始终最强,d质点振动既不是最强也不是最弱
B.a质点振动始终最弱,b、c、d质点振动始终最强
C.a、d质点的振动始终是最弱的, b、c质点的振动始终是最强的
D.再过T/4的时刻,b、c、d三个质点都将处于各自的平衡位置下列关于波的干涉、衍射及多普勒效应的说法正确的是 [ ] A.机械波的波长越短、障碍物或孔的尺寸越大,衍射现象越明显
B.出现稳定的干涉现象时,振动加强点始终位于波峰或波谷
C.出现稳定的干涉现象时,振动加强点某时刻的位移可能为零
D.当波源和观察者靠近时,波源频率不变,观察者接收到的频率减小如图所示,O是水面上一波源,实线和虚线分别表示某时刻的波峰和波谷,A是挡板,B是小孔。若不考虑波的反射因素,则经过足够长的时间后,水面上的波将分布于 [ ] A整个区域
B阴影Ⅰ以外区域
C阴影II以外区域
D阴影II和III以外的区域关于波的干涉和衍射现象,下列说法中正确的是 [ ] A.一切种类的波都能产生干涉和衍射现象
B.波只要遇到障碍物就能发生明显衍射现象
C.只要两列波叠加,都能产生稳定的干涉图样
D.发生干涉现象的两列波频率一定相同【选修3-4选做题】
如图所示,在半径为R=45m的圆心O和圆周A 处,有两个完全相同的声源,发出的声波波长为λ=10m,某人站在B处正好听不到声音。若此人沿圆周从B逆时针走到A 之前,还有几处听不到声音?(要求写出计算过程)在盛有浅水的水槽中,每隔一定时间同时拍打水面上的两点S1、S2,产生两列波,图中圆或圆弧表示某一时刻各个波峰构成的波面,在S1、S2连线上,S1、S2之间的振动加强的点有 [ ] A.2点
B.3点
C.4点
D.5点关于波的干涉和衍射,下列说法中正确的是 [ ] A.只有横波才能产生干涉,纵波不能产生干涉
B.只要是两列波叠加,都能产生稳定的干涉图样
C.只要是波,都能产生衍射
D.波长很小的波可以产生衍射,不能产生干涉两列相互垂直的平面波各自沿箭头所示方向以大小相同的速度推进,在共同到达的区域内发生干涉.实线表示波峰,虚线表示波谷.关于小正方形中央的a、b、c、d四点,下列说法正确的是 [ ] A.a、b、c、d均为振动增强点
B.a、b为增强点,c、d为减弱点
C.a、c为增强点,b、d为减弱点
D.a、d为减弱点,b、c为增强点【选修3-4选做题】
如图所示,在半径为R=45 m的圆心O和圆周A处,有两个完全相同的声源,发出的声波波长为λ=10 m,某人站在B处正好听不到声音。则此人沿圆周从B逆时针走到A之前,还有几处听不到声音?(要求写出计算过程)如图所示,甲、乙两平面波是振幅相同的相干波,甲波沿x轴正方向传播,乙波沿y轴正方向传播,图中实线表示某一时刻的波峰位置,虚线表示波谷位置,对图中正方形中央的a、b、c、d四点的振动情况,正确的判断是 [ ] A.a、b点振动加强,c、d点振动减弱
B.a、c点振动加强,b、d点振动减弱
C.a、d点振动加强,b、c点振动减弱
D.a、b、c、d点的振动都加强
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