第3節(jié)　波的反射、折射和衍射 課件

物理第三章機械波第3節(jié)波的反射、折射和衍射[學習目標]1．知道波傳播到兩種介質(zhì)的界面時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象．2．知道波反射的規(guī)律．3．知道波的衍射現(xiàn)象，理解發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．01必備知識素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達標知識點1波的反射和折射1．波的反射：波傳播過程中遇到介質(zhì)界面會返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．2．波的反射規(guī)律：反射線、入射線和法線在同一平面內(nèi)，反射線和入射線分別位于法線兩側(cè)，反射角______入射角．等于3．波的折射(1)波從一種介質(zhì)______另一種介質(zhì)時，波的傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象．(2)波的折射中，波的頻率不變，波速和波長發(fā)生改變．進入[判一判]1．(1)波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上要么發(fā)生反射，要么發(fā)生折射，二者不會同時發(fā)生．(

)(2)波發(fā)生反射時波的頻率不變，波速變小，波長變短．(

)(3)波發(fā)生折射時波的頻率不變，但波長、波速發(fā)生變化．(

)××√[想一想]1．(1)墻壁的傳音性比空氣好得多，但把門窗關(guān)閉后，外面?zhèn)魅胧覂?nèi)的聲音卻明顯地減弱了，這是為什么？(2)人們聽不清對方說話時，除了讓一只耳朵轉(zhuǎn)向?qū)Ψ?，還習慣性地把同側(cè)的手附在耳旁，這樣做是利用什么原理？提示：(1)聲波原來在空氣中傳播，如果沒有障礙物，能直接傳到室內(nèi)，當把門窗關(guān)閉后，聲波遇到墻壁和門窗，在界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，只有折射進入墻壁和門窗的聲波才能進入室內(nèi)，雖然墻壁和門窗的傳音性能好但反射性能也好，所以大部分聲波被反射回去，室內(nèi)的聲音就顯著地減弱了．(2)在耳廓原有形狀、面積的基礎上增加一個手的面積是為了增加波的反射來提高耳朵的接收能力．知識點2波的衍射1．定義：波繞過________或通過孔隙繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．2．實驗現(xiàn)象(1)實驗器材：在水槽里放兩塊擋板，中間留一個______．(2)現(xiàn)象：在狹縫寬度比波長大得多時，波的傳播如同光沿____________一樣，在擋板后面產(chǎn)生“陰影區(qū)”；在狹縫寬度與波長相差不多或者比波長更小時，水波可以______擋板后面繼續(xù)傳播．障礙物狹縫直線傳播繞到3．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長____________，或者比波長______．4．波的衍射的普遍性一切波都能發(fā)生衍射．衍射是波特有的現(xiàn)象．相差不多更小[判一判]2．(1)一切波遇到障礙物都會發(fā)生衍射現(xiàn)象．(

)(2)只有當障礙物的尺寸與波長差不多或比波長小時，才會發(fā)生衍射現(xiàn)象．(

)(3)當小孔大小一定時，波的頻率越大，衍射現(xiàn)象越明顯．(

)√××[想一想]2．日常生活中“聞其聲不見其人”的物理現(xiàn)象的原因是什么？提示：聲波在空氣中的波長較長，可以跟一般障礙物的尺寸相比擬，很容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，繞過障礙物傳入人耳．而光波由于波長很短，障礙物或孔的尺寸遠大于光的波長，不能繞過障礙物發(fā)生衍射，所以只能聽到聲音而看不到說話的人．1．(波的反射)在室內(nèi)講話的聲音比在室外空曠處講話的聲音要洪亮，是因為(

)A．室內(nèi)空氣不流動 B．室內(nèi)聲音多次反射C．室內(nèi)聲音發(fā)生折射 D．室內(nèi)物體會吸附聲音解析：在室內(nèi)聽到的聲音洪亮是因為聲波在室內(nèi)墻壁上經(jīng)過多次反射而得到加強．√2．(波的折射)(多選)對于波的折射現(xiàn)象下列說法正確的是(

)A．當入射速度小于折射速度時，折射后波長變大B．當波垂直界面入射時，傳播方向不改變，波速和波長都不改變C．在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長都發(fā)生改變D．波發(fā)生折射時一定不會發(fā)生反射現(xiàn)象√√解析：由v＝λf可知當入射速度小于折射速度時，折射后頻率不變，波長變大，A正確．當波垂直界面入射時，盡管傳播方向不改變，但由于介質(zhì)發(fā)生改變，波速和波長都改變，但周期、頻率不變，B錯誤，C正確．波發(fā)生折射時也可以在兩種介質(zhì)界面上發(fā)生反射現(xiàn)象，D錯誤．3．(波的衍射)下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是(

)A．波要發(fā)生衍射現(xiàn)象必須滿足一定的條件B．與光波相比聲波容易發(fā)生衍射是由于聲波波長較長C．對同一列波，縫、孔或障礙物越大衍射現(xiàn)象越明顯D．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象解析：衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，A、D錯誤；波長越長衍射現(xiàn)象越明顯，B正確；對同一列波，障礙物越大衍射現(xiàn)象越不明顯，C錯誤．√4．(波的衍射)在空曠的廣場上有一堵較高大的墻MN，墻的一側(cè)O點有一個正在播放男女聲合唱歌曲的聲源．某人從圖中A點走到墻后的B點，在此過程中，如果從聲波的衍射來考慮，則會聽到(

)A．聲音變響，男聲比女聲更響B(tài)．聲音變響，女聲比男聲更響C．聲音變?nèi)?，男聲比女聲更弱D．聲音變?nèi)?，女聲比男聲更弱解析：由于MN很高大，故衍射現(xiàn)象比較弱，由于女聲音調(diào)更高，波長更小，所以衍射更不明顯．√探究一波的反射和折射的理解和應用【問題導引】1．如圖所示，當波從介質(zhì)Ⅰ傳播到兩介質(zhì)的交界面時，返回介質(zhì)Ⅰ的波和進入介質(zhì)Ⅱ的波的頻率變化嗎？波長變化嗎？2．我們在山中、在大的空房間里大聲說話時，都會聽到回聲，這屬于波的什么現(xiàn)象？提示：1.返回介質(zhì)Ⅰ時波的頻率和波長均不變，進入介質(zhì)Ⅱ時波的頻率不變，波速變化，由v＝λf得，波長變化．2．波的反射1．波的反射和折射的比較

現(xiàn)象

比較項目波的反射波的折射傳播方向改變(θ反＝θ入)改變(θ折≠θ入)頻率f不變不變波速v不變改變波長λ不變改變2.說明(1)頻率f由波源決定．(2)波速v由介質(zhì)決定．因為折射波與入射波在不同的介質(zhì)中傳播，所以波速發(fā)生變化．(3)據(jù)v＝λf知，波長λ與v及f有關(guān)，即與介質(zhì)和波源有關(guān)．【例1】一列聲波在空氣中的波長為0.2m，當該聲波從空氣中以某一角度傳入介質(zhì)Ⅱ中時，波長變?yōu)?.6m，如圖所示，若空氣中的聲速是340m/s.(1)求該聲波在介質(zhì)Ⅱ中傳播時的頻率；(2)求該聲波在介質(zhì)Ⅱ中傳播的速度；(3)若聲波垂直進入介質(zhì)Ⅱ，經(jīng)0.4s返回空氣，則介質(zhì)Ⅱ的深度為多少？[答案]

(1)1700Hz

(2)1020m/s

(3)204m[針對訓練1]有一輛汽車以15m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車鳴笛2s后司機聽到回聲，此時汽車到山崖的距離有多遠？(v聲＝340m/s)解析：設汽車在A點發(fā)出笛聲，A點到山崖B的距離為x1，汽車運動到C點聽到笛聲，設AC距離為x2，CB距離為x，因二者運動時間相同，則有x1＝x2＋x①x1＋x＝v聲t②x2＝v車t③聯(lián)立①②③式得x＝325m.答案：325m探究二對波的衍射現(xiàn)象的理解【問題導引】1．只有當障礙物或狹縫的尺寸跟波長相差不多時，才能發(fā)生波的衍射現(xiàn)象嗎？2．是否孔的尺寸越小，衍射現(xiàn)象越容易觀察？提示：1.障礙物或狹縫的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是發(fā)生明顯衍射的條件．衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象．2．不是．當孔的尺寸非常小時，衍射波的能量很弱，實際上很難觀察到波的衍射．1．衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射．凡是能發(fā)生衍射現(xiàn)象的都是波．2．波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異．波長較長的波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．3．波傳到小孔(障礙物)時，小孔(障礙物)仿佛一個新波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔(障礙物)后傳播，波就偏離了直線方向．因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況．【例2】(多選)如圖，這是波源O傳出的一列水波，相鄰實線間的距離等于一個波長，下列說法正確的是(

)A．波通過孔A，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．波通過孔B，不發(fā)生衍射現(xiàn)象C．波遇到障礙物C，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．波遇到障礙物D，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象√√[解析]

觀察題圖，孔B和障礙物C尺寸明顯大于波長，不會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，但仍然有衍射現(xiàn)象，只是不明顯，不易觀察；孔A和障礙物D尺寸小于和接近波長，會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象．故A、D正確，B、C錯誤．[針對訓練2]

(2022·廣西桂林十八中高二期中)如圖所示，甲為波源，M、N為兩塊擋板，其中M板固定，N板可移動，兩板中間有一狹縫．此時測得乙處點沒有振動．為了使乙處點能發(fā)生振動，可操作的辦法是(

)A．增大甲波源的頻率B．減小甲波源的頻率C．將