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1、第11點 加強(qiáng)點振動“強(qiáng)”,減弱點振動“弱”
學(xué)習(xí)了波的干涉之后,有些同學(xué)會有這樣的錯誤認(rèn)識:振動加強(qiáng)點(區(qū)),質(zhì)點總處于波峰(或波谷),振動減弱點(區(qū))質(zhì)點總處于平衡位置(即不振動).其實不然,下面咱們根據(jù)振動加強(qiáng)點和減弱點的振動圖像來理解它們的振動特點.
1.振動加強(qiáng)點的振動圖像
如圖1所示,對于圖中的a點,設(shè)波源S1、S2在a點引起的振幅分別為A1和A2,以圖中a點波峰與波峰相遇時刻計時,波源S1、S2分別引起a點的振動圖像如圖2甲、乙所示,當(dāng)兩列波重疊后,a點同時參與兩個振動,合振動的圖像如圖2丙所示.
圖1
圖2
從圖中可看出:對于a點,在t=0時是兩列
2、波的波峰和波峰相遇,經(jīng)過半個周期,就變成波谷和波谷相遇,再過半個周期,就變成波峰和波峰相遇.也就是說,a點始終是振動加強(qiáng)點,合振動的振幅等于兩列波分別引起的振幅之和.
從圖像還可以看出,振動加強(qiáng)的a點并不是始終處于波峰或波谷,它仍然在平衡位置附近振動,其位移隨時間變化,其振動比兩列波單獨時劇烈了.
2.振動減弱點的振動圖像
如圖1所示,以波源S1、S2分別將波峰、波谷傳給減弱點b時刻開始計時,波源S1、S2分別引起b點的振動圖像如圖3甲、乙所示,當(dāng)兩列波重疊后,b點同時參與兩個振動,合振動的圖像如圖3丙所示.
圖3
從圖像可以看出,在t=0時,b點是一列波(S1)的波峰和另一列波
3、(S2)的波谷相遇,經(jīng)過半個周期,就變成一列波(S1)的波谷和另一列波(S2)的波峰相遇,在這一點兩列波引起的合振動始終是減弱的,質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之差.
從圖像還可以看出,振動減弱的b點并不是不振動,只是振幅最小,等于兩列波的振幅之差.只有當(dāng)兩列波的振幅相等時,振動減弱的質(zhì)點才不振動.
對點例題 如圖4所示是水波干涉的示意圖,S1、S2是兩波源,A、D、B三點在一條直線上,兩波源的頻率相同,振幅相等,則下列說法正確的是( )
圖4
A.A點一直在波峰,B點一直在波谷
B.B點一會兒在波峰,一會兒在波谷
C.C點一會兒在波峰,一會兒在波谷
D.D點一會兒在波
4、峰,一會兒在波谷
解題指導(dǎo) 在波的干涉中,振動加強(qiáng)區(qū)域里的質(zhì)點總在自己的平衡位置兩側(cè)做簡諧振動,只是質(zhì)點的振幅較大,為A1+A2.本題中由于A1=A2,故振動減弱區(qū)的質(zhì)點并不振動,C點是波峰與波谷相遇,為減弱點,故C點不振動.而此時A點是波峰與波峰相遇,是加強(qiáng)點,B點是波谷與波谷相遇,是加強(qiáng)點,又A、D、B三點在一條振動加強(qiáng)線上,這條線上任一點的振動都是加強(qiáng)的,故此三點都為加強(qiáng)點,故此三點都是一會兒在波峰,一會兒在波谷.
答案 BD
易錯警示 要切實理解好振動加強(qiáng)和振動減弱的含義是解決本題的關(guān)鍵.振動加強(qiáng)和振動減弱是針對振幅而不是位移而言的.若認(rèn)為只有干涉圖樣上波峰和波峰、波谷和波谷相遇
5、的點才是振動加強(qiáng)的點,波峰和波谷相遇的點為振動減弱的點,可能漏選D.若誤認(rèn)為加強(qiáng)點永遠(yuǎn)位于波峰,減弱點永遠(yuǎn)位于波谷,會誤選A.
1.如圖5所示,甲、乙兩平面波是振幅相同的相干波,甲波沿x軸正方向傳播,乙波沿y軸正方向傳播.圖中實線表示某一時刻的波峰位置,虛線表示波谷位置.對圖中正方形中央的a、b、c、d四點的振動情況,下列判斷正確的是( )
圖5
A.a(chǎn)、b點振動加強(qiáng),c、d點振動減弱
B.a(chǎn)、c點振動加強(qiáng),b、d點振動減弱
C.a(chǎn)、d點振動加強(qiáng),b、c點振動減弱
D.a(chǎn)、b、c、d四點的振動都加強(qiáng)
答案 B
解析 當(dāng)兩列波產(chǎn)生干涉現(xiàn)象時,會形成加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)彼此相間
6、的穩(wěn)定的干涉圖樣.在題圖中設(shè)A、B、C、D四點處在實線的交點,即波峰與波峰相遇,都是加強(qiáng)點,又由于甲、乙兩列波分別沿x軸正方向和y軸正方向傳播,所以BD決定的直線為加強(qiáng)線,過A、C且平行于BD的兩條直線也應(yīng)是加強(qiáng)線.由圖不難看出,a、c點處在振動加強(qiáng)區(qū),b、d點處在振動減弱區(qū).
2.如圖6所示,S1、S2是振動情況完全相同的兩個機(jī)械波波源,振幅為A.a、b、c三點分別位于S1、S2連線的中垂線上,且ab=bc.某時刻a是兩列波波峰的相遇點,c是兩列波波谷的相遇點,則( )
圖6
A.a(chǎn)處質(zhì)點的位移始終為2A
B.c處質(zhì)點的位移始終為-2A
C.b處質(zhì)點的振幅為2A
D.c處質(zhì)點的振幅為2A
答案 CD
解析 由于a是兩列波波峰的相遇點,c是兩列波波谷的相遇點,所以a點和c點均為振動加強(qiáng)的點.但是,只要a點和c點有振動,位移就有變化.a(chǎn)、c兩點的振幅為2A,不等于說a、c兩點的位移始終為2A或-2A,選項A、B錯誤.b點位于S1、S2的中垂線上,S1、S2傳到b點的振動同步,所以b點也是振動加強(qiáng)的點,實際上在S1S2連線的中垂線上的任何點都是振動加強(qiáng)的點,選項C、D正確.