波的干涉与衍射　 多普勒效应

  【知识要点】

　　一、波的衍射
　　1．衍射的含义
　　波传播过程中，偏离直线传播的方向而绕过障碍物或小孔继续向前传播的现象，称为波的衍射．
　　2．产生明显衍射现象的条件
　　（1）产生明显衍射现象必须具备一定的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长差不多．
　　（2） 障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件．一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象．
　　（3）衍射是波所特有的现象，一切波都会产生衍射现象。有的衍射现象明显，有的衍射则不明显。

　　二、波的干涉
　　1、波的叠加：
　　（1）波的独立传播特性
　　几列波相遇时能保持各自状态而并不相互干扰，这是波的一个基本性质。
　　（2）波的叠加原理
　　两列波相遇时，该处介质的质点将同时参与两列波引起的振动，此时质点的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和，这就是波的叠加原理。
　　波的叠加原理是波具有独立传播特性的必然结果．由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可以增大，也可以减小。

　　2、波的干涉：
　　（1）干涉现象：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强区和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫做波的干涉。干涉形成的稳定的图形叫干涉图样。
　　（2）干涉条件：相干波源，即两列频率相同相差恒定的波。
　　同一种类的两列波，频率相同(满足干涉条件的两列波称为相干波)
　　（3）应该注意：
　　①波的干涉是波叠加的一个特例．任何两列波都可以叠加，而干涉必须具备一定的条件；
　　②在波的干涉中，加强区是指该区域内质点的振动总是加强，但加强的程度随时间也在变化，振动的振幅最大；减弱区是指该区域内质点的振动总是相消的，若振源的振幅相同则该区域的位移始终为零，若振源的振幅不同，则该区域内的某点的位移随时间发生变化，该区域内振幅最小。即干涉时，振动加强的点始终加强(振幅增大)，振动减弱的点始终减弱(振幅减小)，但这些点在振动过程中的位移仍作着周期性的变化．
　　（4）一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象。
　　（5）振动加强区与减弱区的条件：
     三、多普勒效应
　　1、多普勒效应：
　　由于波源和观察者之间有相对运动，而使观察者感到波的频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。它是由奥地利物理学家多普勒首先发现的，因此以他的名字命名。
　　例如在日常生活中，我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低. 为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高；反之声调听起来就低.这种现象就是多普勒效应。

　　2、解释：
　　波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数；观察者接收的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。
　　当观察者与声源没有相对运动时，观察者接收的频率等于波源的频率；当观察者与声源相互靠近时，观察者接收到的频率增大；当观察者与声源相互远离时，观察者接收到的频率减小。

　　3、多普勒效应是波动过程中共有的特征。
　　声波是机械波，不仅机械波能发生多普勒效应，电磁波如光波也能发生多普勒效应。

　　四、声波
　　1、声源：一切发声的物体都在振动，它们就是声源。

　　2、声源振动的时候，在空气中形成声波，声波在空气中是纵波。

    3、超声波与次声波
　　人耳能听到的声波的频率范围是有限的，大致在20Hz~20000Hz之间。在20000Hz以上的声波叫超声波，20Hz以下的声波叫次声波。
　　超声波由于它具有不同于可闻声波的特性，在现代生产技术和科学研究中有许多重要应用，例如超声波探伤仪、“B超”检查、雷达等；次声波的传播距离很远，可用来预报破坏性很大的海啸、台风等，但到目前为止次声波的研究和应用还只是刚刚开始。

　　4、声波可以在气体、液体、固体中传播，在固体中传播的速度最大，且声波从一种介质到另一介质，频率保持不变。

　　5、声波也能发生干涉和衍射。