3波的反射、折射和衍射第三章

機械波我們知道，聲音在傳播過程中，遇到障礙物時會發(fā)生反射。對著遠處的峭壁大喊一聲會聽到回聲，就是聲波在峭壁上反射的結果。生活中，你是否注意過水波的反射？波的反射應該遵從什么規(guī)律？問題導入一、波的反射和折射1．波的反射(1)定義：當波遇到兩介質分界面會返回來繼續(xù)傳播的現象。(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，反射線與入射線分居法線兩側，反射角等于入射角。知識梳理2．波的折射(1)定義：波從一種介質射入另一種介質時，波的傳播方向發(fā)生偏折的現象。(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象。3．波的反射、折射現象中各量的變化(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頻率。(2)波速(v)由介質決定：反射波和入射波在同一介質中傳播，波速相等。折射波在另一種介質中傳播，波速變化。(3)據v＝λf

知，波長λ與波速和頻率有關。反射波與入射波，頻率相同、波速相同，故波長也相同，折射波與入射波在不同介質中傳播，頻率相同，波速不同，故波長不相同。波現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，這種現象叫作波的衍射.2．情景討論：(1)在狹縫寬度比波長大得多的情況下，波的傳播如同光沿直線傳播一樣，在擋板后面產生“陰影區(qū)”，如圖甲所示；(2)在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。

波的衍射現象的本質波傳到小孔(或障礙物)時，小孔(或障礙物)仿佛是一個新的波源，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，于是就出現了偏離直線傳播的衍射現象。波的直線傳播是衍射不明顯時的近似情形。例1．某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長為1m，波速為340m/s，在海水中的波長為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動，則經過多長時間聽到回聲？典例精析3401530

例1．某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長為1m，波速為340m/s，在海水中的波長為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動，則經過多長時間聽到回聲？3401530(3)物體與聲音運動的過程示意圖如圖所示，設聽到回聲的時間為t′，則v物t′＋v海t′＝2h代入數據解得t′≈0.498s。例2.(多選)如圖所示，S為在水面上振動的波源，M、N為水面上的兩塊擋板，其中N板可以移動，兩板中間有一狹縫，此時測得A處水沒有振動。為使A處水也能發(fā)生振動，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N使狹縫的距離增大D．移動N使狹縫的距離減小解析：要使A處水發(fā)生振動，應使波的衍射現象更明顯，而波能發(fā)生明顯衍射的條件是狹縫的寬度跟波長相差不多或者比波長更小。因此可將狹縫變小，或將波長變大，而減小波源的頻率可以使波長變大，故B、D正確。BD1．以下關于波的認識，錯誤的是(

)A．潛水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表面涂特殊吸波材料，是為了減少波的反射，從而達到隱形的目的的C．雷達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)改變傳播方向的現象，是波的折射現象課堂達標C1．以下關于波的認識，錯誤的是(

)A．潛水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表面涂特殊吸波材料，是為了減少波的反射，從而達到隱形的目的的C．雷達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)改變傳播方向的現象，是波的折射現象課堂達標C2．下列現象屬于波的衍射現象的是(

)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．夏日的雷聲有時轟鳴不絕B3．下列說法中正確的是(

)A．孔的尺寸比波長大得多時不會發(fā)生衍射現象B．孔的尺寸比波長小才發(fā)生衍射現象C．只有孔的尺寸跟波長相差不多或者比波長更小時，才能出現衍射現象D．只有波才有衍射現象解析：波繞過障礙物的現象稱為波的衍射現象，發(fā)生明顯衍射的條件是孔或障礙物的尺寸跟波長差不多或者比波長更小?？讖酱蟛⒉皇遣话l(fā)生衍射，只是波的衍射現象不明顯，所以A、B、C項錯誤。衍射現象是波的特有的現象，所以D項正確。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，兩列波的波長和頻率的大小關系是(

)解析：題圖甲中衍射現象比題圖乙中明顯，所以甲中水波的波長大于乙中水波的波長，而相同的介質中，水波的傳播速度相同，根據v＝λf可知，波長越長，則頻率越低，故C正確，A、B、D錯誤。C5．一列波在第一種均勻介質中的波長為λ1，在第二種均勻介質中的波長為λ2，且λ1＝3λ2，那么波在這兩種介質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，兩列波的波長和頻率的大小關系是(

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

)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．夏日的雷聲有時轟鳴不絕B一、波的反射和折射1．波的反射(1)定義：當波遇到兩介質分界面會返回來繼續(xù)傳播的現象。(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，反射線與入射線分居法線兩側，反射角等于