2023新教材高中物理第三章機械波第3節(jié)波的反射折射和衍射課件新人教版選擇性必修第一冊

第3節(jié)

波的反射、折射和衍射1．知道波傳播到兩種介質交界面時會發(fā)生反射和折射現象。2．知道波的反射現象和折射現象的區(qū)別。3．理解波的衍射現象，知道波發(fā)生明顯衍射現象的條件。4．知道反射、折射、衍射現象是一切波都會發(fā)生的現象。一、波的反射和折射1．填一填(1)波的反射：反射線、法線和入射線在同一________，反射線與入射線分居法線_____，反射角_____入射角。(2)波的折射①波在兩種介質的界面上會發(fā)生折射現象。②一切波都會發(fā)生______現象。平面內兩側等于折射2．判一判(1)發(fā)生波的反射現象時，波又回到了同種介質。 ()(2)發(fā)生波的折射現象時，波進入了另一種介質。 ()(3)發(fā)生波的折射現象時，不會同時發(fā)生波的反射現象。 ()3．想一想人們聽不清對方說話時，除了讓一只耳朵轉向對方，還習慣性地把同側的手附在耳旁，這樣做是利用聲波的什么特點提高耳朵的接收能力？提示：在耳郭原有形狀、面積的根底上增加一個手的面積是為了增加波的反射來提高耳朵的接收能力。√√×二、波的衍射1．填一填(1)定義：波繞過_______繼續(xù)傳播的現象。(2)實驗及現象①實驗器材：在水槽里放兩塊擋板，中間留個______。②現象a．狹縫寬度比波長大得多時：波的傳播如同光沿_____傳播一樣，擋板后面產生一個_______。b．狹縫寬度與波長相差不多或狹縫寬度比波長更小時：波_____擋板后面繼續(xù)傳播。c．當狹縫寬度一定時，波長與狹縫相差不多時，有______的衍射現象，隨著波長的_____，衍射現象變得越來越不明顯。障礙物狹縫直線陰影區(qū)繞到明顯減小(3)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__________，或者比波長_____。(4)一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波_____的現象。2．判一判(1)“聞其聲而不見其人〞，是指聲波的衍射現象。 ()(2)縫或孔的寬度較大時，不能發(fā)生衍射現象。 ()(3)一切波都能發(fā)生衍射現象。 ()相差不多更小特有√×√3．選一選以下現象或事實屬于衍射現象的是 ()A．風從窗戶吹進來B．雪堆積在背風的屋后C．水波前進方向上遇到凸出在水面上的小石塊，小石塊對波的傳播沒有影響D．晚上看到水中月亮的倒影解析：波在傳播過程中偏離直線傳播繞過障礙物的現象稱為波的衍射，C與衍射現象相符。答案：C[學透用活]1．波的反射(1)入射角與反射角入射角：入射線與法線的夾角，如圖中的α；反射角：反射線與法線的夾角，如圖中的β。波的反射與折射3．波的反射與折射的比較波現象比較項目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λ不變改變(1)頻率f由波源決定，故無論是反射波還是折射波都與入射波的頻率，即波源的振動頻率相同。(2)波速v由介質決定，因反射波與入射波在同一介質中傳播，故波速不變；而折射波與入射波在不同介質中傳播，所以波速變化。(3)據v＝λf知，波長λ與v及f有關，即與介質及波源有關，反射波與入射波在同一介質中傳播，頻率相同，故波長相同。折射波與入射波在不同介質中傳播，f相同，v不同，故λ不同。[解析]

由于波的頻率由波源決定，因此波在不同介質中傳播時，頻率保持不變。波在不同介質中傳播時，波速發(fā)生變化，由v＝λf可知波長也發(fā)生變化。由此可知只有D選項正確。[答案]

D[對點練清]1．[多項選擇]以下關于波的認識，哪些是正確的 ()A．潛艇利用聲吶探測周圍物體的分布情況，用的是波的反射原理B．隱形飛機怪異的外形及外表涂特殊隱形物質，是為了減少波的反射，從而到達隱形的目的C．雷達的工作原理是利用波的折射D．水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)改變傳播方向的現象，是波的折射現象解析：A、B、C選項中應用了波的反射現象；A、B正確，C錯誤；D選項應用了波的折射現象，深水區(qū)域和淺水區(qū)域視為不同介質，故波的傳播方向發(fā)生改變，故D正確。答案：ABD2．[多項選擇]以下說法中正確的選項是 ()A．入射波的波長和反射波的波長相等B．入射波的波長大于折射波的波長C．入射波的波長小于折射波的波長D．入射波和折射波頻率相同答案：AD3．[多項選擇]以下說法正確的選項是 ()A．波發(fā)生反射時，波的頻率不變，波速變小，波長變短B．波發(fā)生反射時，頻率、波長、波速均不變C．波發(fā)生折射時，波的頻率不變，但波長、波速發(fā)生變化D．波發(fā)生折射時，波的頻率、波長、波速均發(fā)生變化解析：波發(fā)生反射時是在同一介質中，頻率、波長、波速均不變，選項A錯誤，B正確；波發(fā)生折射時，介質改變，故波速發(fā)生變化，但頻率由波源決定，波的頻率不變，由v＝λf可知波長也發(fā)生變化，選項C正確，D錯誤。答案：BC[學透用活]1．關于衍射的條件應該說衍射是沒有條件的，衍射是波特有的現象，一切波都可以發(fā)生衍射。衍射只有“明顯〞與“不明顯〞之分，障礙物或小孔的尺寸跟波長差不多，或比波長小是產生明顯衍射的條件。2．波的衍射實質分析波傳到小孔(障礙物)時，小孔(障礙物)仿佛是一個新波源，由它發(fā)出的與原來同頻率的波在小孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向。波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況。3．衍射現象與觀察的矛盾當孔的尺寸遠小于波長時盡管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射現象不容易觀察到。對衍射現象的理解[解析]根據發(fā)生明顯衍射現象的條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多。從題圖中可看出孔AB的尺寸與波長相差不多，所以此時能明顯地觀察到波的衍射現象，A正確；因為穿過擋板間的小孔后波速不變，頻率相同，所以波長也相同，B正確；假設將孔AB擴大，將可能不滿足發(fā)生明顯衍射現象的條件，就有可能觀察不到明顯的衍射現象，C正確；假設將波源頻率增大，由于波速不變，所以波長變小，將可能不滿足發(fā)生明顯衍射現象的條件，也有可能觀察不到明顯的衍射現象，D錯誤。[答案]ABC[規(guī)律方法](1)波的衍射是不需要條件的，但要發(fā)生明顯的衍射必須滿足一定的條件。(2)波長相對小孔(或障礙物)尺寸越長，衍射現象越明顯。[對點練清]1．關于波的衍射，以下說法正確的選項是 ()A．衍射是機械波特有的現象B．對同一列波，縫、孔或障礙物越大衍射現象越明顯C．只有橫波才能發(fā)生衍射現象，縱波不能發(fā)生衍射現象D．聲波容易發(fā)生明顯的衍射現象是由于聲波的波長較長解析：衍射是一切波特有的現象，選項A、C錯誤；發(fā)生明顯的衍射現象是有條件的，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現象，選項B錯誤；聲波的波長在1.7cm～17m之間，一般常見的障礙物或孔的大小可與之相當，由于聲波的波長較長，所以聲波容易發(fā)生明顯的衍射現象，選項D正確。答案：D2．如下圖，在空曠的廣場上有一堵較高大的墻MN，在墻的一側 有一個正在播放男女合唱歌曲的聲源O，某人從A點走到墻后的 B點，在此過程中，如從衍射的角度來考慮，那么會聽到()A．聲音變響，男聲比女聲更響B(tài)．聲音變響，女聲比男聲更響C．聲音變弱，男聲比女聲更弱D．聲音變弱，女聲比男聲更弱解析：由題意可知，某人從圖中A點走到墻后的B點，能聽到聲音，是由于聲波的衍射現象，但強度變弱，是由于男聲的頻率低于女聲，在同一介質中，傳播速度相同，那么其波長長于女聲的波長，更容易發(fā)生衍射，故D正確，A、B、C錯誤。答案：D3．[多項選擇]在做水波通過小孔衍射的演示實驗中，激發(fā)水波的振子振動頻率為5Hz，水波在水槽中傳播速度為5cm/s，小孔直徑d選用以下哪些尺寸可使實驗效果比較明顯 ()A．1m B．0.8mC．0.8cm D．1.2cm答案：CD

一、聲吶測距(科學思維)[選自魯科版教材P71“科學書屋〞]聲吶是一種聲音導航和測距系統(tǒng)，它利用了聲波反射的原理。聲吶裝置發(fā)出一束在水中傳播的聲波，當聲波碰到障礙物時，就被反射回來。反射的