2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第一册）3.4 波的干涉（解析版）.docx

3.4波的干涉

物理素养

学习目标

1.物理观念：知道波的叠加原理，了解波的干涉的概念。

2.科学思维：①利用合成法分析波的叠加原理。②会分析两相同波源产生的干涉。

3.科学探究：经历探究干涉现象的过程。

4.科学态度与责任：了解波的干涉在生活和科技中的应用，培养学习兴趣。

1.了解波的叠加原理，了解波的叠加过程中质点的合位移。

2.从振动角度认识振动加强区域和振动减弱区域。

3.通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样。

4.知道干涉现象是波特有的现象，了解波发生稳定干涉的条件。

重点关注：①波的叠加②矢量和③波的干涉④振动加强、减弱

（一）课前研读课本，梳理基础知识

一、波的叠加

1．波的独立传播：两列波在彼此相遇并穿过后，仍然保持各自的波长、频率等运动特征不变，继续沿着原来的方向传播，彼此之间互不影响。

2．波的叠加原理：几列波相遇时能够保持各自的运动特征，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，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。

二、波的干涉

1．定义：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，这种现象叫作波的干涉。

2．干涉条件

(1)两列波的频率必须相同。

(2)两个波源的相位差必须保持不变。

(3)两列波的振动方向必须相同。

3．干涉的普遍性：一切波在一定条件下都能够发生干涉，干涉是波特有的现象。

4．产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显。

5．干涉图样及其特点

(1)干涉图样：如图所示。

(2)特点

①加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)。

②加强区和减弱区的位置固定不变，加强区与减弱区互相间隔。

(3)振动加强点和减弱点的理解

①加强点：振幅最大，为两列波的振幅之和，即A＝A1＋A2

②减弱点：振幅最小，为两列波的振幅之差，即A＝|A1－A2|

③每个质点都在各自的平衡位置附近做简谐运动，质点的位移都随时间变化，如加强点的位移也可以为零，某时刻减弱点的位移也可以大于加强点的位移，若两列波的振幅相等，则减弱点的合振幅为零，并不振动。

（二）辨析

1.几列波相遇时能够保持各自的运动特征,这体现了运动的什么性质?

【答案】几列波相遇时保持各自的波长、频率等不变,这体现了运动的独立性。

2.在两列波重叠的区域里,介质的质点同时参与几个运动,质点的位移满足什么规律?

【答案】在两列波重叠的区域里,任何一个质点同时参与两个振动，位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和，当两列波振动方向在同一直线上时，这两个位移的矢量和在选定正方向后可简化为代数和。

3.波的叠加与波的干涉有什么区别?

【答案】波的干涉是一种特殊的叠加,只有频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加才能形成波的干涉。

4.有人说在波的干涉图样中,加强点就是位移始终最大的点,减弱点就是位移始终为零的点,这种说法对吗?

【答案】这种说法不正确。在干涉图样中的加强点是以两列波的振幅之和为振幅做振动的点,某一瞬间振动位移可能是零。同理,减弱点是以两列波的振幅之差为振幅做振动的点,它的位移不一定始终为零。

【题型一】波的叠加

【典型例题1】（23-24高二下·浙江丽水·期末）如图甲，两列沿相反方向传播的横波，形状相当于正弦曲线的一半，上下对称，其振幅和波长都相等，它们在相遇的某一时刻会发生两列波“消失”的现象，如图乙所示，其中ae为“消失区”两边缘处，b、c、d恰好将ae间距进行四等分，则从此刻开始，（）

A．a处质点将向上运动 B．b处质点将向下运动

C．c处质点将向上运动 D．d处质点将向下运动

【答案】B

【详解】由图看出，两列波的波峰与波谷叠加，振动减弱，两波的振幅相等，所以如图（乙）所示的时刻两列波“消失”。根据波形平移法判断可知，向右传播的波单独引起a、b的振动方向向下，向左传播的波单独引起a、b的振动方向向下，根据叠加原理可知，此时a、b质点的振动方向是向下；同理d处质点将向上运动；c处质点不振动。故选B。

【对点训练1】（2024·安徽·高考真题）某仪器发射甲、乙两列横波，在同一均匀介质中相向传播，波速v大小相等。某时刻的波形图如图所示，则这两列横波（????）

A．在处开始相遇 B．在处开始相遇

C．波峰在处相遇 D．波峰在处相遇

【答案】C

【详解】AB．由题意可知两列波的波速相同，所以相同时间内传播的的距离相同，故两列横波在处开始相遇，故AB错误；

CD．甲波峰的坐标为，乙波峰的坐标为，由于两列波的波速相同，所以波峰在

处相遇，故C正确，D错误。

故选C。

【题型二】波的干涉

【点拨】

【点拨】振动加强点和减弱点的判断方法

1．条件判断法：频率相同、振动情况完全相同的两波源