波的衍射:
1.定义:波可以绕过障碍物继续传播的现象
2.特点:(1)衍射是波特有的现象,一切波都会产生衍射现象;
(2)衍射现象总是存在的,是无条件的,只有明显和不明显的差异;
(3)波的直线传播是衍射现象不明显时的近似
3.明显衍射的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象
4.理论解释:由惠更斯原理,波面上的每一点都可以看做子波的波源,位于障碍物边缘狭缝处的点也是子波的波源,所以波可以到达障碍物的后面
波的干涉:
1.定义: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。
2.必要条件:产生干涉现象的条件:两列波的频率相同,振动情况稳定。
3.示意图:
4.备注:①对振动加强点和振动减弱点的理解:不能认为加强点的位移始终最大,减弱点的位移始终最小,而是振幅增大的点为加强点,其实加强点也在做振动,位移也有为零的时刻,振幅减小的点为减弱点。
②一切波都能发生干涉,跟衍射一样,干涉也是波特有的现象
波的反射、折射、衍射、干涉、多普勒效应的比较:
多普勒效应:
1、定义: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。
2、特点:当波源与观察者有相对运动,两者相互接近时,观察者接收到的频率增大;两者相互远离时,观察者接收到的频率减小。
3、定性分析:当波源与观察者相对静止时,1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的,观察到的频率等于波源振动的频率;当波源与观察者相向运动时,1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加,观察到的频率增加;反之,当波源与观察者互相远离时,观察到的频率变小
4、备注:
(1)发生多普勒效应时,波源本身的频率并没有变化,只是观察者接收到的频率发生了变化
(2)多普勒效应是波特有的现象,一切波都可以发生多普勒效应
多普勒效应产生原因的定量分析:
设u表示波源相对介质的速度,v表示观察者相对介质的速度,V表示波的传播速度.f和f'分别表示波源频率和观察者接收到的频率。
(1)波源和观察者相对介质都不动,单位时间内波源振动f次,波传播距离在数值上等于V,即发出的波分布在长度V上,共有f个波长,观察者接收到的频率是单位时间内通过观察者的完全波数,故即接收到的频率等于波源的频率。如图甲所示。
(2)波源相对介质不动,而观察者向波源运动,则渡相对观察者的速度为,根据公式知即接收到的频率增加为波源频率的倍一同理可知,观察者远离波源运动,观察者接收到的频率为如图乙所示。
(3)观察者静止,波源以速度u向观察者运动,波速V与波源的运动无关,但波长被压缩为故观察者接收到的频率即观察者接收到的频率增大,反之,若波源远离观察者时,观察者接收到的频率减小。如图丙所示。
超声波和次声波:
1、定义:声音在介质中的传播(属于纵波),能够引起人耳感觉的声波频率范围是20~20000Hz。频率低于20 Hz的声波叫次声波;频率高于20000 Hz的声波叫超声波。
2、应用:
①次声波波长比一般声波波长大,更易发生衍射,传播距离更远。利用次声波可以预报海啸、台风等。
②超声波波长短,不容易发生衍射,基本上能直线传播,因此可以使能量定向集中传播,穿透能力强。对超声波的利用:用声纳探测潜艇、鱼群,探察金属内部的缺陷;利用超声波碎石治疗胆结石、肾结石等;利用“B超”探察人体内病变。