高中物理(新教材)選修1課件1：3 3 波的反射、折射和衍射 人教版

3波的反射、折射和衍射第三章

機(jī)械波我們知道，聲音在傳播過程中，遇到障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生反射。對(duì)著遠(yuǎn)處的峭壁大喊一聲會(huì)聽到回聲，就是聲波在峭壁上反射的結(jié)果。生活中，你是否注意過水波的反射？波的反射應(yīng)該遵從什么規(guī)律？問題導(dǎo)入一、波的反射和折射1．波的反射(1)定義：當(dāng)波遇到兩介質(zhì)分界面會(huì)返回來繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。(2)理解：用一條射線代表波的入射方向（入射線），用另一條射線代表波的反射方向（反射線），波的反射遵循反射定律。即反射線、法線與入射線在同一平面內(nèi)，反射線與入射線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角。知識(shí)梳理2．波的折射(1)定義：波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，波的傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象。(2)理解：以水波為例，用一條射線代表水波的入射方向，用另一條射線代表水波的折射方向，可以更清晰地看出水波的折射現(xiàn)象。3．波的反射、折射現(xiàn)象中各量的變化(1)頻率(f)由波源決定：反射波、入射波以及折射波的頻率均等于波源的振動(dòng)頻率。(2)波速(v)由介質(zhì)決定：反射波和入射波在同一介質(zhì)中傳播，波速相等。折射波在另一種介質(zhì)中傳播，波速變化。(3)據(jù)v＝λf

知，波長(zhǎng)λ與波速和頻率有關(guān)。反射波與入射波，頻率相同、波速相同，故波長(zhǎng)也相同，折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，頻率相同，波速不同，故波長(zhǎng)不相同。波現(xiàn)象波的反射波的折射

傳播方向改變

θ反＝θ入改變

θ折≠θ入頻率f不變不變波速v不變改變波長(zhǎng)λ不變改變二、波的衍射1．定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫作波的衍射.2．情景討論：(1)在狹縫寬度比波長(zhǎng)大得多的情況下，波的傳播如同光沿直線傳播一樣，在擋板后面產(chǎn)生“陰影區(qū)”，如圖甲所示；(2)在狹縫寬度與波長(zhǎng)相差不多或者狹縫寬度比波長(zhǎng)更小的情況下，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，水波可以繞到擋板后面繼續(xù)傳播，如圖乙所示。

波的衍射現(xiàn)象的本質(zhì)波傳到小孔(或障礙物)時(shí)，小孔(或障礙物)仿佛是一個(gè)新的波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波(稱為子波)，在孔(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(shí)的近似情形。例1．某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長(zhǎng)為1m，波速為340m/s，在海水中的波長(zhǎng)為4.5m。(1)該波的頻率為________Hz，在海水中的波速為________m/s。(2)若物體在海面上發(fā)出的聲音經(jīng)過0.5s聽到回聲，則海水深為多少？(3)若物體以5m/s的速度由海面向海底運(yùn)動(dòng)，則經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間聽到回聲？典例精析3401530

例1．某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長(zhǎng)為1m，波速為340m/s，在海水中的波長(zhǎng)為4.5m。(1)該波的頻率為________Hz，在海水中的波速為________m/s。(2)若物體在海面上發(fā)出的聲音經(jīng)過0.5s聽到回聲，則海水深為多少？(3)若物體以5m/s的速度由海面向海底運(yùn)動(dòng)，則經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間聽到回聲？3401530(3)物體與聲音運(yùn)動(dòng)的過程示意圖如圖所示，設(shè)聽到回聲的時(shí)間為t′，則v物t′＋v海t′＝2h代入數(shù)據(jù)解得t′≈0.498s。例2.(多選)如圖所示，S為在水面上振動(dòng)的波源，M、N為水面上的兩塊擋板，其中N板可以移動(dòng)，兩板中間有一狹縫，此時(shí)測(cè)得A處水沒有振動(dòng)。為使A處水也能發(fā)生振動(dòng)，可采用的方法是(

)A．使波源的頻率增大

B．使波源的頻率減小C．移動(dòng)N使狹縫的距離增大D．移動(dòng)N使狹縫的距離減小解析：要使A處水發(fā)生振動(dòng)，應(yīng)使波的衍射現(xiàn)象更明顯，而波能發(fā)生明顯衍射的條件是狹縫的寬度跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小。因此可將狹縫變小，或?qū)⒉ㄩL(zhǎng)變大，而減小波源的頻率可以使波長(zhǎng)變大，故B、D正確。BD1．以下關(guān)于波的認(rèn)識(shí)，錯(cuò)誤的是(

)A．潛水艇利用聲吶探測(cè)周圍物體的分布情況，用的是波的反射原理B．隱形飛機(jī)怪異的外形及表面涂特殊吸波材料，是為了減少波的反射，從而達(dá)到隱形的目的的C．雷達(dá)的工作原理是利用波的直線傳播D．水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)改變傳播方向的現(xiàn)象，是波的折射現(xiàn)象課堂達(dá)標(biāo)C1．以下關(guān)于波的認(rèn)識(shí)，錯(cuò)誤的是(

)A．潛水艇利用聲吶探測(cè)周圍物體的分布情況，用的是波的反射原理B．隱形飛機(jī)怪異的外形及表面涂特殊吸波材料，是為了減少波的反射，從而達(dá)到隱形的目的的C．雷達(dá)的工作原理是利用波的直線傳播D．水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)改變傳播方向的現(xiàn)象，是波的折射現(xiàn)象課堂達(dá)標(biāo)C2．下列現(xiàn)象屬于波的衍射現(xiàn)象的是(

)A．在空曠的山谷里喊叫，可以聽到回聲

B．只聞其聲，不見其人C．余音繞梁，三日而不絕

D．夏日的雷聲有時(shí)轟鳴不絕B3．下列說法中正確的是(

)A．孔的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí)不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象B．孔的尺寸比波長(zhǎng)小才發(fā)生衍射現(xiàn)象C．只有孔的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能出現(xiàn)衍射現(xiàn)象D．只有波才有衍射現(xiàn)象解析：波繞過障礙物的現(xiàn)象稱為波的衍射現(xiàn)象，發(fā)生明顯衍射的條件是孔或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)差不多或者比波長(zhǎng)更小?？讖酱蟛⒉皇遣话l(fā)生衍射，只是波的衍射現(xiàn)象不明顯，所以A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。衍射現(xiàn)象是波的特有的現(xiàn)象，所以D項(xiàng)正確。DA．λ甲>λ乙，f甲>f乙

B．λ甲<λ乙，f甲<f乙C．λ甲>λ乙，f甲<f乙

D．λ甲<λ乙，f甲>f乙4．兩列不同頻率的水波通過相同的小孔形成的衍射圖樣如圖所示，由圖可知，兩列波的波長(zhǎng)和頻率的大小關(guān)系是(

)解析：題圖甲中衍射現(xiàn)象比題圖乙中明顯，所以甲中水波的波長(zhǎng)大于乙中水波的波長(zhǎng)，而相同的介質(zhì)中，水波的傳播速度相同，根據(jù)v＝λf可知，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，則頻率越低，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。C5．一列波在第一種均勻介質(zhì)中的波長(zhǎng)為λ1，在第二種均勻介質(zhì)中的波長(zhǎng)為λ2，且λ1＝3λ2，那么波在這兩種介質(zhì)中的頻率之比和波速之比分別為(

)A．3∶1，1∶1 B．1∶3，1∶4C．1∶1，3∶1 D．1∶1，1∶3

C備用工具&資料A．λ甲>λ乙，f甲>f乙

B．λ甲<λ乙，f甲<f乙C．λ甲>λ乙，f甲<f乙

D．λ甲<λ乙，f甲>f乙4．兩列不同頻率的水波通過相同的小孔形成的衍射圖樣如圖所示，由圖可知，兩列波的波長(zhǎng)和頻率的大小關(guān)系是(

)解析：題圖甲中衍射現(xiàn)象比題圖乙中明顯，所以甲中水波的波長(zhǎng)大于乙中水波的波長(zhǎng)，而相同的介質(zhì)中，水波的傳播速度相同，根據(jù)v＝λf可知，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，則頻率越低，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。C2．下列現(xiàn)象屬于波的衍射現(xiàn)象的是(

)A．在空曠的山谷里喊叫，可以聽到回聲

B．只聞其聲，不見其人C．余音繞梁，三日而不絕

D．夏日的雷聲有時(shí)轟鳴不絕B一、波的反射和折射1．波的反射(1)定義：當(dāng)波遇到兩介質(zhì)分界面會(huì)返回來繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。(2)理解：用一條射線代表波的入射方向（入射線），用另一條射線代表波的反射方向（反射線），波的反射遵循反射定律。即反射線、法線與入射線在同一平面內(nèi)，反射線與入射線分居法線兩側(cè)，反射角等于