人教版(新教材)高中物理选择性必修1学案3：3 3 波的反射、折射和衍射

人教版（新教材）高中物理选择性必修第一册PAGEPAGE13.3波的反射、折射和衍射〖学习目标〗1．通过实验认识波的反射和折射现象。2．通过用射线解释反射、折射现象，认识波动中建构物理模型的方法。3．知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件。〖知识梳理〗一、波的反射和折射1．波的反射(1)定义：当波遇到两介质分界面会返回来继续传播的现象。(2)理解：用一条射线代表波的入射方向（入射线），用另一条射线代表波的反射方向（反射线），波的反射遵循反射定律。即反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角。2．波的折射(1)定义：波从一种介质射入另一种介质时，波的传播方向发生偏折的现象。(2)理解：以水波为例，用一条射线代表水波的入射方向，用另一条射线代表水波的折射方向，可以更清晰地看出水波的折射现象。3．波的反射、折射现象中各量的变化(1)频率(f)由波源决定：反射波、入射波以及折射波的频率均等于波源的振动频率。(2)波速(v)由介质决定：反射波和入射波在同一介质中传播，波速相等。折射波在另一种介质中传播，波速变化。(3)据v＝λf知，波长λ与波速和频率有关。反射波与入射波，频率相同、波速相同，故波长也相同，折射波与入射波在不同介质中传播，频率相同，波速不同，故波长相同。二、波的衍射1．定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。2．情景讨论：(1)在狭缝宽度比波长大得多的情况下，波的传播如同光沿直线传播一样，在挡板后面产生“阴影区”，如图甲所示；(2)在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小的情况下，发生明显的衍射现象，水波可以绕到挡板后面继续传播，如图乙所示。总结：发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。(甲、乙、丙图狭缝宽度不变，波长分别是狭缝宽度的eq\f(7,10)、eq\f(5,10)、eq\f(3,10))3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。〖考点研析〗考点1波的反射和折射例1．某物体发出的声音在空气中的波长为1m，波速为340m/s，在海水中的波长为4.5m。(1)该波的频率为________Hz，在海水中的波速为________m/s。(2)若物体在海面上发出的声音经过0.5s听到回声，则海水深为多少？(3)若物体以5m/s的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声？考点2波的衍射例2.(多选)如图所示，S为在水面上振动的波源，M、N为水面上的两块挡板，其中N板可以移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动。为使A处水也能发生振动，可采用的方法是()A．使波源的频率增大 B．使波源的频率减小C．移动N使狭缝的距离增大 D．移动N使狭缝的距离减小〖随堂演练〗1.当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340m/s，则这个山谷的宽度约为()A．170m B．340mC．425m D．680m2.图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()A．2与1的波长、频率相等，波速不等B．2与1的波速、频率相等，波长不等C．3与1的波速、频率、波长均相等D．3与1的频率相等，波速、波长均不等3.下列现象不属于波的明显衍射现象的是()A．“隔墙有耳”B．“空山不见人，但闻人语声”C．河中芦苇后面没有留下无波的区域D．池中假山前有水波，假山后无水波4.水波通过小孔，发生了一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，下列做法可取的是()A．增大小孔尺寸 B．增大小孔尺寸C．增大水波频率 D．减小水波频率5.观察水面波衍射的实验装置如图所示，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，相邻波纹间距离与AB间距相等。下列说法正确的是()A．水面波经过孔后波速减小B．水面波经过孔后波纹间距离可能变大C．若波源频率增大，衍射现象更明显D．如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁例1.〖解析〗(1)由f＝eq\f(v,λ)得f＝eq\f(340,1)Hz＝340Hz，因波的频率不变，则在海水中的波速为v海＝λ′f＝4.5×340m/s＝1530m/s。(2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深为h＝v海eq\f(t,2)＝1530×eq\f(0.5,2)m＝382.5m。(3)物体与声音运动的过程示意图如图所示，设听到回声的时间为t′，则v物t′＋v海t′＝2h代入数据解得t′≈0.498s。〖答案〗(1)3401530(2)382.5m(3)0.498s例2.〖答案〗BD〖解析〗要使A处水发生振动，应使波的衍射现象更明显，而波能发生明显衍射的条件是狭缝的宽度跟波长相差不多或者比波长更小。因此可将狭缝变小，或将波长变大，而减小波源的频率可以使波长变大，故B、D正确。〖随堂演练〗1.〖答案〗C〖解析〗由d＝v·eq\f(t1,2)＋v·eq\f(t1＋t2,2)，可得山谷的宽度约为d＝425m，故选项C正确。2.〖答案〗D〖解析〗波1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错。波1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由λ＝eq\f(v,f)得波长不同，故C错，D对。3.〖答案〗D〖解析〗假山前有水波，假山后无水波，说明波没有绕过障碍物，因此不属于明显衍射现象，其余都属于波的明显衍射现象，故选D。4.〖答案〗D〖解析〗根据发生明显衍射现象的条件，可知本题中要使现象更明显，可采取：减小小孔尺寸或增大水波波长，或同时减小小孔尺寸、增大水波波长，所以A、B错误；介质已确定，波速是确定的，由v＝λf知：若f改变了，λ也会改变，就会影响衍射发生的明显程度，因此欲增大波长，必须减小水波频率，故C错误，D正确。5.〖答案〗D〖解析〗在同一介质水中，波速不