3.3 波的反射、折射和衍射 課件 高二物理人教版（2019）選擇性必修1

第3節(jié)

波的反射、折射和衍射第三章

機(jī)械波思考：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？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。1.知道波的反射和折射，并了解其規(guī)律。2.知道波的衍射及產(chǎn)生明顯衍射的條件。3.能夠畫出反射、折射的示意圖，知道不同物理現(xiàn)象對應(yīng)物理量中的變量與不變量。知識點(diǎn)一、波的反射和折射演示實(shí)驗(yàn)：水波的反射如圖甲，在發(fā)波水槽一端有一平板振動(dòng)發(fā)生器，振動(dòng)發(fā)生器在水槽中能夠產(chǎn)生水波。在水槽中斜向放置一個(gè)擋板，觀察水波在傳播過程中發(fā)生的現(xiàn)象。甲乙1.波的反射【視頻：水波的反射】（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)象叫波的反射。（2）波的反射定律當(dāng)波傳播到兩種介質(zhì)的交界處發(fā)生反射時(shí)①入射線、法線、反射線在同一平面內(nèi)；②入射線與反射線分別位于法線的兩側(cè)，而且入射角等于反射角；③反射波的波長、頻率和波速都與入射波相同。（3）波的入射角和反射角入射角：入射波的波線與平面法線的夾角叫做入射角。反射角：反射波的波線與平面法線的夾角叫做反射角。入射角反射角ABOαβN入射波反射波法線2.波的折射一列水波在深度不同的水域傳播時(shí)，在交界面處將發(fā)生折射。如果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。定義：波在傳播過程中,從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),波傳播的方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫作波的折射。一切波都會(huì)發(fā)生折射現(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，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(dòng)頻率相同。（2）波速v由介質(zhì)決定，因反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，故波速不變；而折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，所以波速變化。（3）據(jù)v=λf知，波長λ與v及f有關(guān)，與介質(zhì)及波源有關(guān)。反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，頻率相同，故波長相同。折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，f相同，v不同，故λ不同。練一練1.關(guān)于波的反射與折射，下列說法正確的是（）A．入射波的波長一定等于反射波的波長，其頻率不變B．入射波的波長一定小于反射波的波長，其頻率不變C．入射波的波長一定大于折射波的波長，其頻率不變D．入射波的波長一定小于折射波的波長，其頻率不變A2.(多選)關(guān)于波的反射與折射,下列說法正確的是(

)A.波發(fā)生反射時(shí),波的頻率不變,波速變小,波長變短B.波發(fā)生反射時(shí),波的頻率、波長、波速均不變C.波發(fā)生折射時(shí),波的頻率、波長、波速均發(fā)生變化D.波發(fā)生折射時(shí),波的頻率不變,但波長、波速均發(fā)生變化BD3.如圖所示,1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線,則()A.2與1的波長、頻率相等,波速不等B.2與1的波速、頻率相等,波長不等C.3與1的波速、頻率、波長均相等D.3與1的頻率相等,波速、波長均不等D知識點(diǎn)二、波的衍射1.波的衍射在水塘里，微風(fēng)激起的水波遇到小石、蘆葦?shù)燃?xì)小的障礙物，會(huì)繞過它們繼續(xù)傳播。在波的前進(jìn)方向上放一個(gè)有孔的屏，可以看到波通過小孔而在屏的后面向各個(gè)方向傳播。（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）衍射的實(shí)質(zhì)：振動(dòng)的形式和能量傳到障礙物后方的陰影區(qū)域中。演示：水波的衍射（1）在水槽里放兩塊擋板，中間留一個(gè)狹縫，觀察水波通過狹縫后的傳播情況。（2）保持水波的波長不變，改變狹縫的寬度，觀察水波的傳播情況有什么變化。（3）保持狹縫的寬度不變，改變水波的波長，觀察波的傳播情況有什么變化？【視頻：水波的衍射】現(xiàn)象1：狹縫寬度與波長相差不多或者狹縫寬度比波長更小的情況下，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。波長一定的水波通過寬度不同的狹縫甲乙現(xiàn)象2：波長與狹縫寬度相差不多時(shí)，有明顯的衍射現(xiàn)象，隨著波長的減小，衍射現(xiàn)象變得不明顯。可以推測，當(dāng)波長與狹縫寬度相比非常小時(shí)，水波將沿直線傳播，觀察不到衍射現(xiàn)象。波長不同的水波通過寬度一定的狹縫甲乙丙實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)表明，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。2.對波的衍射的理解（1）衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射。（2）波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異。（3）障礙物的尺寸的大小不是發(fā)生衍射的條件，而是發(fā)生明顯的衍射的條件，波長越大越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。（4）波的直線傳播是在衍射不明顯時(shí)的近似情況。3.波的衍射實(shí)例“隔墻有耳”“聞其聲而不見其人”，這是聲波的衍射現(xiàn)象。通常的聲波，波長在1.7cm~17m之間，跟一般障礙物的尺寸相當(dāng)，所以聲波能繞過一般的障礙物，使我們能聽到障礙物另一側(cè)的聲音。1.以下關(guān)于波的衍射的說法正確的是()A.波遇到障礙物時(shí),一定會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B.當(dāng)障礙物的尺寸比波長大得多時(shí),衍射現(xiàn)象很明顯C.當(dāng)孔的大小比波長小時(shí),衍射現(xiàn)象很明顯D.只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長相差不多時(shí),才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象練一練C2、(多選)觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個(gè)孔,O是波源,圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況,每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長,則波經(jīng)過孔之后的傳播情況,下列描述正確的是()A.此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.如果將孔AB擴(kuò)大,有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D.如果孔的大小不變,使波源頻率增大,能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象ABC3.下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是（）A．波要發(fā)生衍射現(xiàn)象必須滿足一定的條件B．與光波相比聲波容易發(fā)生衍射是由于聲波波長較大，更容易與一般障礙物的尺寸相近C．對同一列波，縫、孔或障礙物越