高中人教物理選擇性必修一第3章第3節(jié) 波的反射、折射和衍射課件

1、波的反射、折射和衍射人教版 選擇性必修1新知導(dǎo)入我們知道，聲音在傳播過程中，遇到障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生反射。對(duì)著遠(yuǎn)處的峭壁大喊一聲會(huì)聽到回聲，就是聲波在峭壁上反射的結(jié)果。生活中，你是否注意過水波的反射?波的反射應(yīng)該遵從什么規(guī)律?新知講解一、波的反射 當(dāng)波傳播到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分返回來繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。新知講解反射線與法線的夾角i 叫做反射角。入射角i：入射線與法線的夾角i叫做入射角。反射角i：法線分界面反射定律：（1）入射線、法線、反射線在同一平面內(nèi)，入射線與反射線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角。 （2）反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波相同 （3）波遇到兩種介質(zhì)界面時(shí)，總存在反射 新知講解1回

2、聲是聲波的反射現(xiàn)象對(duì)著山崖或高墻說話，聲波傳到山崖或高墻時(shí)，會(huì)被反射回來繼續(xù)傳播2夏日的雷聲轟鳴不絕聲波在云層界面多次反射3在空房間里講話感覺聲音響聲波在普通房間里遇到墻壁，地面，天花板發(fā)生反射時(shí)，由于距離近，原聲與回聲幾乎同時(shí)到達(dá)人耳人耳只能分開相差0.1s以上的聲音所以，在房間里聽不到回聲，人在房間里講話感覺聲音比在野外大，而普通房間里的慢帳、地毯、衣物等會(huì)吸收聲波，會(huì)影響室內(nèi)的聲響效果課堂練習(xí)1、有一輛汽車以15 m/s的速度勻速行駛,在其正前方有一陡峭山崖,汽車鳴笛2 s后司機(jī)聽到回聲,此時(shí)汽車距山崖的距離有多遠(yuǎn)?(v聲=340 m/s)解析：汽車勻速行駛,速度為v車=15 m/s,聲

3、音在空氣中傳播速度不變。汽車從發(fā)出笛聲到接收到笛聲,二者運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同。如圖所示。設(shè)汽車在A點(diǎn)發(fā)出笛聲,A點(diǎn)到山崖B的距離為x1,汽車運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)接收到笛聲,設(shè)AC距離為x2,CB距離為x,因二者運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,則有x1=x2+xx1+x=v聲t=340 m/stx2=v車t=15 m/st聯(lián)立得x=325 m。新知講解二 、波的折射 波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波的傳播方向發(fā)生了改變的現(xiàn)象叫做波的折射。新知講解折射角（r）： 折射波的波線與兩介質(zhì)界面法線的夾角r叫做折射角。界面介質(zhì)I介質(zhì)II法線1.當(dāng)入射速度大于折射速度時(shí)，折射角折向法線。2.當(dāng)入射速度小于折射速度時(shí)，折射角折離法線。3.當(dāng)垂直

4、界面入射時(shí)，傳播方向不改變，屬折射中的特例。4.在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長(zhǎng)都發(fā)生改變。波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同折射定律：入射線、法線、折射線在同一平面內(nèi)，入射線與折射線分居法線兩側(cè)入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比。新知講解三 、波的衍射 波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射。1.一切波都能發(fā)生衍射2.衍射是波特有的現(xiàn)象衍射的實(shí)質(zhì)：振動(dòng)的形式和能量傳到障礙物后方的陰影區(qū)域中。新知講解只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件新知講解1、聲波

5、的衍射隔墻有耳2、電磁波的衍射收看電視3、醫(yī)院中有一種“B超”儀器，常用來探測(cè)人體內(nèi)臟的位置及發(fā)現(xiàn)可能的病變，這種儀器為什么要使用超聲波而不用普通的聲波？1）超聲波的頻率范圍為大于20000Hz，其相應(yīng)波長(zhǎng)小于17mm；2）超聲波頻率高，故超聲波能量大，才容易穿透皮膚和組織； 3）超聲波波長(zhǎng)短，不易衍射，在一定距離內(nèi)沿直線傳播，方向性好，故所拍圖像清晰。新知講解1、操場(chǎng)上的喇叭正在播放音樂，有高音也有低音。走到離操場(chǎng)不遠(yuǎn)的教學(xué)大樓后面，聽到喇叭播放的音樂聲有所減弱。是高音還是低音減弱得明顯一些？為什么？高音會(huì)減弱得明顯一些。因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)越長(zhǎng)的波，衍射現(xiàn)象越明顯，低音聲波比高音聲波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，則經(jīng)過教

6、學(xué)大樓時(shí)，衍射現(xiàn)象更明顯，故高音會(huì)減弱得明顯一些。課堂練習(xí)2、(多選)觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個(gè)孔,O是波源,圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況,每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng),則波經(jīng)過孔之后的傳播情況,下列描述正確的是( )A.此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.如果將孔AB擴(kuò)大,有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D.如果孔的大小不變,使波源頻率增大,能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象ABC課堂練習(xí)解析：從題圖中可看出孔AB的尺寸小于一個(gè)波長(zhǎng),所以此時(shí)能明顯地觀察到波的衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)A正確;因?yàn)榇┻^擋板小孔后的波速不變,頻率相同,

7、所以波長(zhǎng)也相同,選項(xiàng)B正確;若將孔AB擴(kuò)大,將可能不滿足發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件,就有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)C正確;若將波源頻率增大,由于波速不變,所以波長(zhǎng)變小,將可能不滿足發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件,就有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。拓展提高1.以下關(guān)于波的衍射的說法正確的是()A.波遇到障礙物時(shí),一定會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B.當(dāng)障礙物的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí),衍射現(xiàn)象很明顯C.當(dāng)孔的大小比波長(zhǎng)小時(shí),衍射現(xiàn)象很明顯D.只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相差不多時(shí),才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象解析：凡是波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,不過有時(shí)衍射現(xiàn)象明顯,有時(shí)衍射現(xiàn)象不明顯。只有當(dāng)縫、孔或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不

8、多或比波長(zhǎng)更小時(shí),才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。C拓展提高2、對(duì)于波長(zhǎng)為100 m的聲波,下列說法正確的是()A.在同一介質(zhì)中,比波長(zhǎng)為20 m的聲波傳播快B.在空氣中的頻率比在水中大C.聲波能發(fā)生折射,但折射后頻率發(fā)生變化D.聲波能發(fā)生反射,但反射后波速不變解析：機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)決定,波的頻率由波源決定,與介質(zhì)無關(guān),所以折射后,波進(jìn)入另一種介質(zhì),傳播速度發(fā)生變化,反射后回到原來的介質(zhì),傳播速度不變,故選項(xiàng)D正確。D拓展提高3、如圖所示,1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線,則()A.2與1的波長(zhǎng)、頻率相等,波速不等B.2與1的波速、頻率相等,波長(zhǎng)不等C.3與1的波速、頻率、波長(zhǎng)均相等D.3與1的頻率相等,波速、波長(zhǎng)均不等解析：反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速與入射波都應(yīng)該相等,故選項(xiàng)