波的反射、折射和衍射

3波的反射、折射和衍射1.通过演示实验,知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射现象。2.通过比较波的反射和折射,知道反射波和折射波的频率、波速和波长的变化关系。3.通过观察,理解波发生明显衍射的条件,并能用该条件解释相关物理现象。1|波的反射1.定义:当波遇到①

障碍物

时,会返回到原来的介质中继续传播,这种现象

叫作波的反射。2.规律:用射线代表波的传播方向,反射线、法线、入射线在②

同一平面

内,反

射线与入射线分居法线两侧,且反射角③

等于

入射角。说明

入射线与法线的夹角为入射角,如图中的α;反射线与法线的夹角为反射角,如图中的β。注意

(1)反射波的频率、波速和波长都不变;(2)波遇到两种介质界面时,总存在反射。2|波的折射1.定义:当波在传播过程中,从一种介质进入另一种介质时,波的④

传播方向

发生了偏折,这种现象叫作波的折射。2.规律:用射线代表波的传播方向,折射线、法线、入射线在⑤

同一平面

内,折

射线与入射线分居法线两侧,且折射角⑥

不等于

入射角。说明

折射线与法线的夹角为折射角,如图中的θ2。

注意

(1)发生折射的原因是不同介质中波的传播速度不同;(2)折射波的频率不变,

波速和波长都发生变化;(3)当波垂直界面入射时,传播方向不改变。3|波的衍射1.定义:波可以绕过⑦

障碍物

继续传播,这种现象叫作波的衍射。2.发生明显衍射的条件:缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长⑧

相差不多

,或

者比波长⑨

更小

。3.生活中常见的波的衍射现象(1)声波:通常的声波,波长在1.7cm~17m范围内,与一般障碍物的尺寸相当,故声波

的衍射现象极为明显。(2)水波:水波能够绕过水面上的芦苇、小石块等细小的障碍物,都是典型的水波的

衍射现象。(3)无线电波:当电视机离电视发射塔较近时,用室内天线可以接收到广播和电视信

号,是电磁波的衍射现象。1.夏日的雷声有时轰鸣不绝,是声波在云层多次折射造成的。

(

✕)2.一切波都能发生反射,但不一定都能发生衍射。

(

✕)3.波发生反射时,由于在同一种介质中运动,故频率、波速、波长均不变。

(√)4.机械波在介质中的传播速度是由波源和介质本身的性质共同决定的。

(

✕)提示:机械波在不同介质中的传播速度不同,传播速度是由介质本身的性质决定的,

与波源无关。判断正误，正确的画“√”，错误的画“✕”。5.在大山深处,可以接收广播信号而不能接收电视信号,原因是电视信号的波长比

广播信号的波长短。

(

√

)提示:由于大山的存在,波长短的电视信号没有发生明显的衍射现象,就被大山挡住

了,而波长较长的广播信号发生了明显的衍射现象而得以传播。6.演讲者在室内演讲时,停止发声后,听者听到声音还能持续一段时间,是声波遇到

障碍物发生了反射和衍射的缘故。

(

✕

)提示:演讲者发出的声波在室内传播时,要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射,每反射一次都要被障碍物吸收一些声波的能量,当声源停止发声后,声波在室内要经过多次反射和吸收,最后消失,听者就会感到声源停止发声后,声音还会持续一段时间。情境

案例一:在水塘里,微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇等细小的

障碍物时,会绕过它们继续传播,仿佛小石子、芦苇等并不存在。案例二:中国古典小说《红楼梦》中,曹雪芹描写王熙凤第一次登场,并未先写其

人,而先写其声,可谓先声夺人。案例三:清·曾朴《孽海花》第三十三回道:“又谁料知己倾谈,忘了隔墙有耳,全灌

进了杨子衢的耳中。”|波的衍射现象分析问题1.以上三个案例中,均体现了波的哪种特征?提示:波的衍射。2.案例二中,屋内的人可以听到屋外王熙凤的声音,但却看不到说话的人,这是为什

么呢?提示:声波的波长较长,衍射现象明显,而光波的波长非常短,衍射现象不明显。3.案例三中,假设倾谈者处在完全密闭的房间内,且屋外的杨子衢只能偷偷地将墙

壁打出一个针孔般大小的洞,试分析杨子衢能否听清屋内人的谈话内容。提示:不能。由于针孔般大小的洞太小,衍射波的能量很弱,所以杨子衢无法听清屋

内人的谈话内容。波的衍射实质分析波传到小孔或障碍物时,小孔或障碍物仿佛是一个新波源,由它发出的与原来波源

同频率的波在小孔或障碍物后传播,于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。波的直线传播是衍射不明显时的近似情形。如图所示是波长一定的水波通过宽度不

同的狭缝时的现象。波的衍射的理解(1)衍射是波特有的现象,一切波都