1、由波的圖像可以求什么?
⑴從圖像可以直接讀出振幅(注意單位)
⑵從圖像可以直接讀出波長(注意單位)
⑶可求任一點在該時刻相對平衡位置的位移(包括大小和方向)
⑷在波速方向已知(或已知波源方位)時可確定各質(zhì)點在該時刻的振動方向．
⑸可以確定各質(zhì)點振動的加速度方向．
10、次聲波和超聲波
(1) 次聲波：頻率低于20 Hz的聲波，叫次聲波。
地震、臺風(fēng)、核爆炸、火箭起飛時都能產(chǎn)生次聲波。
(2)超聲波：頻率高于20000 Hz的聲波，叫超聲波。
�、偃硕陕牭降念l率范圍，大致在20Hz一20000Hz之間
②次聲波和超聲波都不能引起人類聽覺器官的感覺。
9、多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)。
多普勒效應(yīng)的規(guī)律：觀察者朝著波源運動時，接收到的頻率增大了。觀察者遠離波源運動時，接收到的頻率減小。
機械波、光波、電磁波都會發(fā)生多普勒效應(yīng)，多普勒效應(yīng)是波動過程共有的特征
例題：以速度u＝200m/s奔馳的火車，鳴笛聲頻率為275Hz，已知常溫下空氣的聲速v＝340m/s。求
(1)當(dāng)火車駛來時，站在鐵道旁的觀察者的笛聲頻率是多少？
(2)當(dāng)火車駛?cè)r，站在鐵道旁的觀察者的笛聲頻率是多少？
解析：(1)觀察者相對介質(zhì)靜止，波源以速度u向觀察者運動，以介質(zhì)為參考系，波長將縮短為λ′ ＝(v－u)T，則觀察者聽到到的頻率為
f ′ ＝ ＝＝292 Hz。
(2)同上分析，觀察者聽到的頻率為
f ′ ＝ ＝＝260Hz。
8、駐波：兩列沿相反方向傳播的振幅相同、頻率相同的波疊加時，形成駐波。
駐波是特殊的干涉現(xiàn)象。管(弦)樂器發(fā)聲的原理都是利用的駐波現(xiàn)象。
7、波的干涉
⑴波的疊加原理
①波的疊加原理
幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。
②說明
a、兩列波相遇后，保持各自原來的狀態(tài)，互不干擾。
b、在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點同時參與兩個振動，其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和。
c、兩列振動方向相同的波疊加，振動加強；兩列振動方向相反的波疊加，振動減弱。
⑵波的干涉的特點
兩列波在同一介質(zhì)中傳播，形成穩(wěn)定的疊加區(qū)域。
在振動加強區(qū)里，振幅Amax＝A1+A2。在振動減弱區(qū)里，振幅Amin＝|A1－A2|。其余各質(zhì)點振動的振幅介于Amax與Amin之間。
振動加強區(qū)域和振動減弱區(qū)域相互間隔開來，且加強、減弱區(qū)域是穩(wěn)定的，即加強的區(qū)域始終是加強的，減弱的區(qū)域始終是減弱的，不隨時間而變。
⑶產(chǎn)生干涉的條件
①相干波源的獲取
a、相干波源：頻率相同，相差恒定(特例為振動情況相同)的波源。
b、相干波源的獲取同出一源，一分為二。
②產(chǎn)生干涉的必要條件：必須兩列波的頻率相同，相差恒定，振幅盡量接近，在同一平面內(nèi)振動。
⑷波的干涉
①波的干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域相互隔開，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。
②干涉圖樣：在波的干涉中所形成的穩(wěn)定的疊加圖樣，叫做干涉圖樣。
③干涉也是波特有的現(xiàn)象
一切波都能發(fā)生干涉，干涉也是波特有的現(xiàn)象。
5、波長、波速、頻率
(1)波長：在波動中，對平衡位置的位移總是相等的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，叫做波長。
波長的物理實質(zhì)是相距一個(或整數(shù)個)波長的兩個質(zhì)點的振動位移在任何時刻都相等，而且振動速度的大小和方向也相同，它們的振動步調(diào)一致。波長反映了波的空間周期性。
⑵頻率：在波動中，各個質(zhì)點的振動周期(或頻率)是相同的，它們都等于波源的振動周期(或頻率)，這個周期(或頻率)也叫做波的周期(或頻率)。
波的頻率僅由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)。波的周期和頻率反映了波的時間周期性。
⑷波速
①波速：振動在介質(zhì)中傳播的速度，叫做波速。
②公式 v＝＝ v＝λf
③決定波速的因素
①波速由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，同一列波在不同的介質(zhì)中傳播時波速可以不同，波長可以不同，但波從一種介質(zhì)進入另種介質(zhì)時頻率不變。
②波速還與波的類型有關(guān)
⑷關(guān)于波長、頻率和波速之間關(guān)系的應(yīng)用
總結(jié)：在解決波的圖象問題時，一定要抓住“雙向性”和“周期性”。
例題：一列波由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)中繼續(xù)傳播，則( )
A．傳播方向一定改變 B．其頻率不變
C．如波速增大，頻率也會增大 D．如波長變小，頻率也會變小
解析：正確答案是B。
因為頻率是由波源決定的，與介質(zhì)及波速無關(guān)，因v＝λf，f不變，λ會隨v成正比例變化，波由一種介質(zhì)垂直于界面進入另一種介質(zhì)，波速的大小會變，但方向卻不變。
例題：如圖所示，實線是一列簡諧波在某一時刻的波形曲線，經(jīng)0.5 s后，其波形如圖中虛線所示，設(shè)該波的周期T大于0.5 s。
a．如果波是向左傳播的，波速是多大？波的周期是多大？
b．如果波是向右傳播的，波速是多大？波的周期又是多大？
解析：a．如果波是向左傳播的，從圖可以看出，虛線所示的波形相當(dāng)于實線所示的波形向左移動了個波長，又因為λ＝24 cm，所以Δx＝λ＝6 cm＝0.06 m。由此可求出波速為：v＝＝0.12m/s
波的周期為：T＝＝2.00s
b．如果波是向右傳播的，從圖可以看出：虛線所示的波形相當(dāng)于實線所示的波形向右移動了個波長，所以Δx＝λ＝0.18 m。由此可求出波速為：v＝＝0.36m/s
波的周期為：T＝＝0.67s
例題：如圖所示，一列機械波沿直線ab向右傳播ab＝2 m，a、b兩點的振動情況如圖，下列說法正確的是( )
A．波速可能是m/s B．波長可能是m
C．波速可能大于m/s D．波長可能大于m
解析：考慮t＝0時刻、質(zhì)點a在波谷，質(zhì)點b在平衡位置且向y軸正方向運動，又波由a傳向b，則可描繪出a、b之間最簡的波形圖為：
又由圖可知
λ滿足：λ+nλ＝2 (n＝0,1,2……)
由此可得
λ＝m
由此可知波長不可能大于m，(由振動圖象知T＝4s，對應(yīng)的波速也不可能大于m/s)，當(dāng)n＝0時，λ＝m；當(dāng)n＝10時，λ＝m。
由v＝得，對應(yīng)的波速v＝m/s。
答案：A、B
總結(jié)：在解決波的圖象問題時，一定要抓住“雙向性”和“周期性”。本題若未明確波沿直線ab向右傳播，也需討論波向左傳播的情況，在考慮兩點之間波的形狀時，一定要注意傳播方向與質(zhì)點振動方向之間的關(guān)系。
6波的衍射
⑴波的衍射波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。
⑵發(fā)生明顯衍射的條件
①產(chǎn)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。
②說明
a、衍射現(xiàn)象總是存在的，只有明顯與不明顯的差異。障礙物或孔的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是使衍射現(xiàn)象明顯表現(xiàn)的條件。波長較大的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象；
b、波傳到小孔(或障礙物時)，小孔或障礙物仿佛是一個新的波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波(稱為子波)在孔或障礙物后傳播，于是就出現(xiàn)了偏離直線傳播方向的衍射現(xiàn)象；
c、當(dāng)孔的尺寸遠小于波長時盡管衍射十分突出，但由于能量的減弱，衍射現(xiàn)象不容易觀察到。
⑶衍射是波特有的現(xiàn)象
一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象。
4、波的圖象的變化情況
(1)振動描點作圖法
依據(jù)在波的傳播過程中質(zhì)點上下振動而不隨波遷移的特點，在正弦(或余弦)波中找出波峰(或波谷)及鄰近的平衡位置，根據(jù)質(zhì)點的振動方向，讓它們同時振動到所求時刻，然后根據(jù)波的連續(xù)性和周期性，即可畫出所求的波形圖線。
(2)波形平移法
將某一時刻的波的圖象沿波的傳播方向移動一段距離Δx＝v·Δt，就得到t+Δt時刻的波形圖象。
將波形沿著波的傳播方向的反方向移動一段距離Δx＝v·Δt，就可以得到t－Δt時刻的波形圖。
若Δt＞T，根據(jù)波的周期性，只需平移Δx＝v(Δt－nT)即可。波形平移后，根據(jù)波的連續(xù)性和周期性，將缺少的部分補上或?qū)⒍嘤嗟牟糠秩サ簟?/p>
3、質(zhì)點的振動方向、波的傳播方向與波形之間的關(guān)系
根據(jù)“前面的質(zhì)點領(lǐng)先，后面的質(zhì)點緊跟”這一原則，結(jié)合波的傳播方向與波形，可判斷各質(zhì)點在某時刻的振動方向。
如右圖所示，a、b兩點相比較，a點是前面的質(zhì)點，b點是后面的質(zhì)點。圖示時刻a點的正向位移比b點的正向位移大，可知b點向上振動。找出a點前面的質(zhì)點，同理可知a點也向上振動。
總結(jié)：
①波峰、波谷點瞬時靜止，波峰點下一時刻向下振動，波谷點下一時刻向上振動；
②在波峰與波谷間質(zhì)點的振動方向一致，在波峰(或波谷)的兩側(cè)質(zhì)點的振動方向相反。
③某一時刻的波形、波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向稱之為波的三要素，三者之間相互制約。
④簡捷判斷法則：“逆向上下坡”、“同側(cè)法則”、“班主任來了”、“三角形法則”等。
三角形法則簡介：
如圖所示，假設(shè)波沿x軸正方向傳播，根據(jù)波的特點可知：MN曲線上各質(zhì)點振動方向向上(M、N除外)，用帶箭頭的CA表示，NQ曲線上各質(zhì)點振動方向向下，用帶箭頭的BC表示，A→B表示波的傳播方向。易見，有向線段AB、BC、CA剛好構(gòu)成一個帶箭頭，且首尾相連的封閉三角形。
例題：一列波沿水平方向傳播，某時刻的波形如圖所示，則圖中a、b、c、d四點在此時刻具有相同運動方向的是( )
A．a(chǎn)和c
B．b和c
C．a(chǎn)和d
D．b和d (答案：B、C)
2、波的圖象
(1)波的圖象的建立
①橫坐標(biāo)軸和縱坐標(biāo)軸的含意義
橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各個質(zhì)點的平衡位置；縱坐標(biāo)y表示某一時刻各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移。
從形式上區(qū)分振動圖象和波動圖象，就看橫坐標(biāo)。
②圖象的建立：在xOy坐標(biāo)平面上，畫出各個質(zhì)點的平衡位置x與各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移y的各個點(x，y)，并把這些點連成曲線，就得到某一時刻的波的圖象。
(2)波的圖象的特點
①橫波的圖象特點
橫波的圖象的形狀和波在傳播過程中介質(zhì)中各質(zhì)點某時刻的分布形狀相似。波形中的波峰也就是圖象中的位移正向最大值，波谷即為圖象中位移負向最大值。波形中通過平衡位置的質(zhì)點在圖象中也恰處于平衡位置。
在橫波的情況下，振動質(zhì)點在某一時刻所在的位置連成的一條曲線，就是波的圖象，能直觀地表示出波形。波的圖象有時也稱波形圖或波形曲線。
②縱波的圖象特點
在縱波中，如果規(guī)定位移的方向與波的傳播方向一致時取正值，位移的方向與波的傳播方向相反時取負值，同樣可以作出縱波的圖象。
縱波的圖象與縱波的“形狀”并無相同之處。
(3)波的圖象的物理意義
波的圖象表示在波的傳播過程中各個質(zhì)點在同一時刻偏離各自平衡位置的位移，或表示某一時刻各個質(zhì)點偏離平衡位置的情況。
(4)振動圖象與波動圖象的比較
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振動圖象 |
波的圖象 |
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研究對象 |
單個振動質(zhì)點 |
連續(xù)介質(zhì) |
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坐標(biāo)含義 |
用橫坐標(biāo)表示時間t，縱坐標(biāo)表示振動物體相對平衡位置的位移。 |
用橫坐標(biāo)表示各質(zhì)點的平衡位置，縱坐標(biāo)表示某一時刻各質(zhì)點偏離各自平衡位置的位移。 |
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研究內(nèi)容 |
質(zhì)點在振動過程中，位移隨時間的變化 |
某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點的空間分布 |
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物理意義 |
 表示單個質(zhì)點振動位移隨時間的變化規(guī)律，能表示振動質(zhì)點在一段時間內(nèi)運動情況。 |
表示大量質(zhì)點在同一時刻偏離平衡位置的位移，能直觀地表示一列波在時刻t的波形。 |
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圖 線 |
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運動特點 |
質(zhì)點做簡諧運動 |
波形勻速傳播，各質(zhì)點做簡諧運動 |
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反映信息 |
直接得出質(zhì)點在任意時刻的位移 能得到振動的振幅 能得到振動的周期 |
能直接得出各質(zhì)點在時刻t的位移 能得到波的振幅 能得到波的波長 |
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圖線變化 |
已畫出的部分不隨時間而變，隨時間變化圖線按原規(guī)律延伸。 |
所選時刻不同，圖線不同 |
(5)簡諧波
①簡諧波
波源做簡諧運動時，介質(zhì)中的各個質(zhì)點隨著做簡諧運動，所形成的波就是簡諧波。
②簡諧波的特點
簡諧波的圖象──波形曲線是正弦(或余弦曲線)。
簡諧波是一種最簡單、最基本的波。
1、機械波
(1)機械波：機械振動在介質(zhì)中的傳播，形成機械波。
(2) 機械波的產(chǎn)生條件：
①波源：引起介質(zhì)振動的質(zhì)點或物體
②介質(zhì)：傳播機械振動的物質(zhì)
(3)機械波形成的原因：是介質(zhì)內(nèi)部各質(zhì)點間存在著相互作用的彈力，各質(zhì)點依次被帶動。
(4)機械波的特點和實質(zhì)
①機械波的傳播特點
a．前面的質(zhì)點領(lǐng)先，后面的質(zhì)點緊跟；
b．介質(zhì)中各質(zhì)點只在各自平衡位置附近做機械振動，并不沿波的方向發(fā)生遷移；
c．波中各質(zhì)點振動的頻率都相同；
d．振動是波動的形成原因，波動是振動的傳播；
e．在均勻介質(zhì)中波是勻速傳播的。
②機械波的實質(zhì)
a．傳播振動的一種形式；
b．傳遞能量的一種方式。
(5)機械波的基本類型：橫波和縱波
①橫波：質(zhì)點的振動方向跟波的傳播方向垂直的波，叫做橫波。
表現(xiàn)形式：其中凸起部分的最高點叫波峰，凹下部分的最低點叫波谷。橫波表現(xiàn)為凹凸相間的波形。
實例：沿繩傳播的波、迎風(fēng)飄揚的紅旗等為橫波。
②縱波：質(zhì)點的振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波，叫做縱波。
表現(xiàn)形式其中質(zhì)點分布較稀的部分叫疏部，質(zhì)點分布較密的部分叫密部�？v波表現(xiàn)為疏密相間的波形。
實例：沿彈簧傳播的波、聲波等為縱波。
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