3.3波的反射、折射和衍射-高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

1、3.3 波的反射、折射和衍射 shuaiestchi小青蛙每天都认真研究声波和水波，可是越研究就会有越多的问题，他实在忍不住了，就去问妈妈。妈妈：“呱.，这个吗，这个比较复杂，一两句说不清楚，还是让物理老师解释一下吧！”“妈妈，妈妈，为什么水波遇到障碍物时有时会返回，有时候会越过去，我同时扔两块石头时，为啥会出现美丽的花纹？” 我们知道，声音在传播过程中，遇到障碍物时会发生反射。对着远处的峭壁大喊一声会听到回声，就是声波在峭壁上反射的结果。生活中，小青蛙注意过水波的反射，你是否注意过水波的反射呢？波的反射应该遵从什么规律？一、波的反射1.定义：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象2.特点：反射

2、波的波长、波速、频率跟入射波的相同。3.波的反射定律：反射线、入射线和法线在同一平面内，反射线和入射线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。（类比光的反射）提示：刚下过的雪是新鲜蓬松的，它的表面层有许多小气孔当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射由于气孔往往是内部大而口径小所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部分的能量则被吸收掉了所以感到寂静。思考：如图所示，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静，这是怎么回事呢？歼20的隐身图层也是类似的原理二、波的折射1.定义：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生偏折的现象叫作波的折射2.特点：波的频率不改变，波速和波长都

3、发生了改变（类比什么呢）3.波的折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比。例1(多选)以下关于波的认识，正确的是( ) A潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理 B隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的 C雷达的工作原理是利用波的折射 D水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象ABD例2.图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()A2与1的波长、频率相等，波速不等B2与1的波速、频率相等，波长不

4、等C3与1的波速、频率、波长均相等D3与1的频率相等，波速、波长均不等D在水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播。在波的前进方向上放一个有孔的屏，可以看到波通过小孔而在屏的后面向各个方向传播。三、波的衍射1.定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象。（有衍生、繁衍之意）衍射现象2.发生明显衍射现象的条件。实验表明：波长一定时，缝、孔的宽度越小，衍射现象越明显实验表明：缝、孔的尺寸d一定时， 波长越大，衍射现象越明显实验表明：波长一定时，障碍物的尺寸越小，衍射现象越明显实验表明：障碍物尺寸d一定时， 波长越大，衍射现象越明显。结论：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长

5、相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。3. 关于衍射的几点说明（1）衍射始终存在，只是有的衍射明显，有的衍射不明显（2）衍射和干涉都是波的特有现象，一切波都能发生干涉和衍射（3）当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。（d/比值越小越明显）例3.小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视图如图所示，小河水面平静现在S处以某一频率拍打水面，要使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是()A无论怎样拍打，A都能振动起来B无论怎样拍打，A都不会振动起来C降低拍打水面的频率D提高拍打水面的频率C四、课堂小结1.波的

6、反射：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象2.波的折射：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生偏折的现象叫作波的折射3.波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象。五、课堂练习练习1.已知空气中的声速为340 m/s.现有几种声波：周期为1/20 s；频率为104 Hz；波长为10 m它们传播时若遇到宽约为13 m的障碍物，能产生明显衍射现象的是()A和 B和C和 D都可以C练习2.一列声波在空气中的波长为0.2 m，当该声波从空气中以某一角度传入介质中时，波长变为0.6 m，如图所示，若空气中的声速是340 m/s.求：解析(1)声波在空气中传播时，由vf得：声波在空气中传播时的频率f1(v1)0.2(340) Hz1700 Hz.由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质中传播时，频率为1700 Hz.(2)由vf得声波在介质中的传播速度为v22f0.61700 m/s1020 m/s.(3)声波经2(t)0.2 s传至介质底部，故介质的深度hv22(t)10200.2 m204 m.答案(1)170