119机械波的干涉、衍射与多普勒效应的应用 精讲精练-2022届高三物理一轮复习疑难突破微专题

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119 机械波的叠加与干涉以及多普勒效应的应用
一.必备知识
1．波的独立传播原理
两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，
继续传播，就像没有跟另一列波相遇一样。
2．波的叠加
几列波相遇时能够保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，继续传播，
在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移(速度、加速
度)等于这几列波单独传播时引起的位移(速度、加速度)的矢量和。
3．波的干涉和衍射的比较
内容 波的衍射 波的干涉
定义 波可以绕过障碍物继续传播的现象
频率相同、相位差恒定、振动方向相同
的两列波叠加时，某些区域的振动总是
加强、某些区域的振动总是减弱的现象
现象 波偏离直线而传播到直线以外的空间
两列波叠加区域形成相互间隔的稳定的
振动加强区和振动减弱区，产生稳定的
干涉图样
条件
明显发生的条件：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
充分条件：两列波的频率相同，相位差
恒定，振动方向相同
相同点 干涉和衍射是波特有的现象
4.波的干涉中加强点与减弱点的比较
　　项目
区域 振幅 振动能量
加强点
A
1＋
A
2最大
减弱点 |
A
1－
A
2| 最小
5．波的干涉中加强点和减弱点的判断方法
(1)图像法：在某时刻的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点是加强点，波峰与
波谷的交点是减弱点。加强点或减弱点各自连接形成加强线和减弱线，以两波源为中心向外
辐射，两种线互相间隔，这就是干涉图样，如图所示。加强点与减弱点之间各质点的振幅介
于加强点与减弱点的振幅之间。
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119 机械波的叠加与干涉以及多普勒效应的应用
(2)公式法
① 当两个相干波源的振动步调一致时，到两个波源的距离之差 Δ
x
＝
nλ
(
n
＝0,1,2，…)
处是加强区，Δ
x
＝(2
n
＋1)(
n
＝0,1,2，…)处是减弱区。
② 当两个相干波源的振动步调相反时，到两个波源的距离之差 Δ
x
＝(2
n
＋1)(
n
＝
0,1,2，…)处是加强区，Δ
x
＝
nλ
(
n
＝0,1,2，…)处是减弱区。
4 多普勒效应　
① 定义：波源与观察者相互靠近或者相互远离时，观察者接收到的波的频率发生变化的
现象叫作多普勒效应。
② 规律：观察者观测到的频率，等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。波源
的频率不变，只是观测到的波的频率发生变化。如果二者相互靠近，观测到的频率变大；如
果二者相互远离，观测到的频率变小。
③ 应用：利用声波的多普勒效应可以测定车辆行驶的速度；利用光波的多普勒效应可以
判断遥远天体相对地球的运行速度。
二.典型例题
题型一：干涉与衍射、多普勒效应的区别
1．关于机械波的特性，下列说法正确的是(　　)
A．只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象
B．火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率低
C．只要是性质相同的波，都可以发生干涉
D．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的
频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应
答案　D
解析　只有波长比障碍物的尺寸大或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象，故A错
误；火车鸣笛向我们驶来时，声源与我们之间的间距变小，则我们听到的笛声频率将比声源
发出的频率高，故 B 错误；产生干涉的两个必要条件是：两列波的频率相同，两个波源的相
位差保持不变，故 C 错误；向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又
被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应，
故 D 正确。
题型二：机械波干涉的定性判定
例 2．(2019·全国卷Ⅲ)(多选)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动
片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水
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摘要：

119机械波的叠加与干涉以及多普勒效应的应用一.必备知识1．波的独立传播原理两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，继续传播，就像没有跟另一列波相遇一样。2．波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移(速度、加速度)等于这几列波单独传播时引起的位移(速度、加速度)的矢量和。3．波的干涉和衍射的比较内容波的衍射波的干涉定义波可以绕过障碍物继续传播的现象频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强、某些区域的振动总是减弱的现象...

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