波的反射+折射和衍射+高二上学期物理人教版（2019）选择性必修一

第三章

机械波第3节

波的反射、折射和衍射夏日的雷声轰鸣不绝，这是为什么？这是声波在云层界面多次反射造成的。思考：你是否注意过水波的反射？波的反射应该遵从什么规律？1.知道什么是波的反射、折射、衍射。2.能根据波发生明显衍射的条件进行相关现象的判别。3.了解波的衍射在生活中的应用，感受物理与生活之间的联系．一、波的反射观察入射波、反射波1.波的反射：当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象。平面法线入射角反射角入射角：入射波的波线与平面法线的夹角叫做入射角。反射角：反射波的波线与平面法线的夹角叫做反射角。2.反射规律：①入射线、法线、反射线在同一平面内；②入射线与反射线分居法线两侧；③反射角等于入射角。平面法线入射角反射角反射前后波长、波速、频率是否发生变化？思考1：你能就几个波的反射的实例么？回声：对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播．夏日的雷声轰鸣不绝．声波在云层界面多次反射．3.波的反射实例思考2：在没有家具的空房间里讲话感觉声音比较响．声波遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳．人耳只能分开相差0.1s以上的声音．而普通房间里的物品、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果．思考3：一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静，这是怎么回事呢？刚下过的雪是蓬松的，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。雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。思考4：隐形飞机真的隐形吗？二、波的折射我们知道光从一种介质进入到另一种介质会发生折射，机械波会发生折射吗？水波的折射实验1.波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。2.折射规律：①入射线、法线、折射线在同一平面内；②入射线与折射线分居法线两侧；③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。平面法线入射角折射角介质1介质2折射角：折射波的波线与两介质界面法线的夹角叫做折射角。入射角：入射波的波线与两介质界面法线的夹角叫做入射角。思考：折射波的频率、波速、波长与入射波的相等吗？为何？波速不同传播方向改变波频率不变波长改变波现象波的反射波的折射传播方向频率f波速v波长λ不变不变不变不变改变改变改变θ反＝θ入改变θ折≠θ入3.波的反射、折射现象中各物理量的变化如图所示，骆驼队白天在沙漠中行走时，队伍后面的喊声，队伍前面往往听不到，而夜晚就不同，听的比较清楚，这是什么原因？4.理解生活中的波的折射现象夜晚声波传播路径白天声波传播路径三、波的衍射1.波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。2.波衍射的条件实验一：保持水波的波长不变，改变窄缝的宽度

结论：波长一定，减小窄缝的宽度，能观察到明显的衍射现象。窄缝的正后方水波区向外扩张实验二：保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长结论:缝宽一定，波长越接近窄缝的宽度，水波的衍射现象越明显。2.波衍射的条件进一步实验表明，当缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸跟波长相近或者比波长更小时，能观察到明显的衍射现象。不只是机械波，一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。思考1：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显。3.衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中。思考2：操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。走到离操场不远的教学大楼后面，听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音减弱得明显一些？为什么？高音减弱得明显一些思考3：医院体检设备有一种“B超”仪器，这种仪器为什么要使用超声波而不用普通的声波？超声波波长短，难以发生明显衍射，直线传播方向性好，因此所拍图像清晰。1.(多选)下列图中分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(A、B图)或障碍物(C、D图)，其中能发生明显衍射现象的有（）√√√2.(多选)如图所示，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动.现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，P点的水没有振动起来.为了使挡板左边的振动传到P点，下列做法正确的是（）A.适当将挡板N向上移动B.适当将挡板N向下移动C.减小波源的频率D.增大波源的频率BD3.如图所示，一小型渔港的防波堤两端M、N相距约60m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪.某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法正确的有（）A.假设波浪的波长约为10m，则A、B两处小船

完全不受波浪影响B.假设波浪的波长约为10m，则A、B两处小船

明显受到波浪影响C.假设波浪的波长约为70m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响D.假设波浪的波长约为70m，则A、B两处小船明显受到波浪影响D01波的反射02波长折射03波的衍射波从一种介质射入另一种介质时，传播方向会发生改变