波的反射、折射和衍射

3波的反射、折射和衍射1.通過演示實驗,知道波傳播到兩種介質交界面時會發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。2.通過比較波的反射和折射,知道反射波和折射波的頻率、波速和波長的變化關系。3.通過觀察,理解波發(fā)生明顯衍射的條件,并能用該條件解釋相關物理現(xiàn)象。1|波的反射1.定義:當波遇到①

障礙物

時,會返回到原來的介質中繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象

叫作波的反射。2.規(guī)律:用射線代表波的傳播方向,反射線、法線、入射線在②

同一平面

內,反

射線與入射線分居法線兩側,且反射角③

等于

入射角。說明

入射線與法線的夾角為入射角,如圖中的α;反射線與法線的夾角為反射角,如圖中的β。注意

(1)反射波的頻率、波速和波長都不變;(2)波遇到兩種介質界面時,總存在反射。2|波的折射1.定義:當波在傳播過程中,從一種介質進入另一種介質時,波的④

傳播方向

發(fā)生了偏折,這種現(xiàn)象叫作波的折射。2.規(guī)律:用射線代表波的傳播方向,折射線、法線、入射線在⑤

同一平面

內,折

射線與入射線分居法線兩側,且折射角⑥

不等于

入射角。說明

折射線與法線的夾角為折射角,如圖中的θ2。

注意

(1)發(fā)生折射的原因是不同介質中波的傳播速度不同;(2)折射波的頻率不變,

波速和波長都發(fā)生變化;(3)當波垂直界面入射時,傳播方向不改變。3|波的衍射1.定義:波可以繞過⑦

障礙物

繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象叫作波的衍射。2.發(fā)生明顯衍射的條件:縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長⑧

相差不多

,或

者比波長⑨

更小

。3.生活中常見的波的衍射現(xiàn)象(1)聲波:通常的聲波,波長在1.7cm~17m范圍內,與一般障礙物的尺寸相當,故聲波

的衍射現(xiàn)象極為明顯。(2)水波:水波能夠繞過水面上的蘆葦、小石塊等細小的障礙物,都是典型的水波的

衍射現(xiàn)象。(3)無線電波:當電視機離電視發(fā)射塔較近時,用室內天線可以接收到廣播和電視信

號,是電磁波的衍射現(xiàn)象。1.夏日的雷聲有時轟鳴不絕,是聲波在云層多次折射造成的。

(

?)2.一切波都能發(fā)生反射,但不一定都能發(fā)生衍射。

(

?)3.波發(fā)生反射時,由于在同一種介質中運動,故頻率、波速、波長均不變。

(√)4.機械波在介質中的傳播速度是由波源和介質本身的性質共同決定的。

(

?)提示:機械波在不同介質中的傳播速度不同,傳播速度是由介質本身的性質決定的,

與波源無關。判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“?”。5.在大山深處,可以接收廣播信號而不能接收電視信號,原因是電視信號的波長比

廣播信號的波長短。

(

√

)提示:由于大山的存在,波長短的電視信號沒有發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,就被大山擋住

了,而波長較長的廣播信號發(fā)生了明顯的衍射現(xiàn)象而得以傳播。6.演講者在室內演講時,停止發(fā)聲后,聽者聽到聲音還能持續(xù)一段時間,是聲波遇到

障礙物發(fā)生了反射和衍射的緣故。

(

?

)提示:演講者發(fā)出的聲波在室內傳播時,要被墻壁、天花板、地板等障礙物反射,每反射一次都要被障礙物吸收一些聲波的能量,當聲源停止發(fā)聲后,聲波在室內要經(jīng)過多次反射和吸收,最后消失,聽者就會感到聲源停止發(fā)聲后,聲音還會持續(xù)一段時間。情境

案例一:在水塘里,微風激起的水波遇到突出水面的小石子、蘆葦?shù)燃毿〉?/p>

障礙物時,會繞過它們繼續(xù)傳播,仿佛小石子、蘆葦?shù)炔⒉淮嬖?。案例?中國古典小說《紅樓夢》中,曹雪芹描寫王熙鳳第一次登場,并未先寫其

人,而先寫其聲,可謂先聲奪人。案例三:清·曾樸《孽海花》第三十三回道:“又誰料知己傾談,忘了隔墻有耳,全灌

進了楊子衢的耳中?！眧波的衍射現(xiàn)象分析問題1.以上三個案例中,均體現(xiàn)了波的哪種特征?提示:波的衍射。2.案例二中,屋內的人可以聽到屋外王熙鳳的聲音,但卻看不到說話的人,這是為什

么呢?提示:聲波的波長較長,衍射現(xiàn)象明顯,而光波的波長非常短,衍射現(xiàn)象不明顯。3.案例三中,假設傾談者處在完全密閉的房間內,且屋外的楊子衢只能偷偷地將墻

壁打出一個針孔般大小的洞,試分析楊子衢能否聽清屋內人的談話內容。提示:不能。由于針孔般大小的洞太小,衍射波的能量很弱,所以楊子衢無法聽清屋

內人的談話內容。波的衍射實質分析波傳到小孔或障礙物時,小孔或障礙物仿佛是一個新波源,由它發(fā)出的與原來波源

同頻率的波在小孔或障礙物后傳播,于是就出現(xiàn)了偏離直線傳播的衍射現(xiàn)象。波的直線傳播是衍射不明顯時的近似情形。如圖所示是波長一定的水波通過寬度不

同的狹縫時的現(xiàn)象。波的衍射的理解(1)衍射是波特有的現(xiàn)象,一切波都