專題二聲波和光波

爲(wèi)學(xué)方教育爲(wèi)學(xué)方教育XUEFANGEDUCATION專題二：聲和光把聲音的振動(dòng)時(shí)間延遲專題二：聲和光使聲波被多次反射形成回聲聲音的傳播：能夠傳播聲音的物質(zhì)叫做聲的介質(zhì)。任何固體、液體和氣體都是聲音傳播的介質(zhì)。真空不能傳聲。知識(shí)點(diǎn)：聲現(xiàn)象和光現(xiàn)象聲現(xiàn)象：聲音的產(chǎn)生，聲音的傳播，回聲的利用，聲音的三要素，噪音的危害和控制光現(xiàn)象：光，光的反射，光的折射，眼球的作用一：聲現(xiàn)象：聲源：正在發(fā)聲的物體叫做聲源。一切正在發(fā)聲的物體都在振動(dòng)，振動(dòng)停止，發(fā)聲也停止。固體、液體和氣體都能發(fā)聲，都可以是聲源。鋼琴是靠琴弦的振動(dòng)發(fā)聲的；笛子是靠空氣柱振動(dòng)發(fā)聲的；哺乳動(dòng)物是靠聲帶振動(dòng)發(fā)聲的；蟬靠胸部的兩片鼓膜振動(dòng)發(fā)聲；鳥(niǎo)靠鳴膜振動(dòng)發(fā)聲；蟋蟀靠翅膀相互摩擦發(fā)聲；蜜蜂、蚊子、蒼蠅在飛行時(shí)才有聲音，是因?yàn)樗鼈冿w行時(shí)翅膀在振動(dòng)，如圖所示轉(zhuǎn)換放大法理解振動(dòng)發(fā)生：將不易直接觀察到的微小現(xiàn)象，通過(guò)某種方式把它形象、直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，這種方法叫轉(zhuǎn)換放大法，是我們探究問(wèn)題經(jīng)常采用的一種可行的方法。例如圖所示，在探究“聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的”實(shí)驗(yàn)中，將正在發(fā)聲的音叉緊靠懸線下的輕質(zhì)小球，發(fā)現(xiàn)小球被多次彈開(kāi)。這樣做是為了（）使音叉的振動(dòng)盡快停下來(lái)傳后乗件聲音的傳后需要介質(zhì)真空不能傳聲介質(zhì)狀態(tài)回體隔垢肓耳液休說(shuō)話聲嚇跑償亙氣體入與人咱互交讖回聲：定義：聲音在傳播過(guò)程中遇到障礙物要發(fā)生反射，人們把聲音遇到障礙物反射回來(lái)的聲音叫回聲。若回聲到達(dá)人耳比原聲晚0.Is以上，人耳就能把回聲和原聲區(qū)分開(kāi)來(lái)。在空氣中，講話人與反射物間距離必須在17m以上，否則，回聲與原聲混在一起，使原聲加強(qiáng)回聲測(cè)距離的例題剖析：例：汽車沿平直公路勻速使向一座高山，汽車的速度為10m/s，聲速為340m/s，行進(jìn)途中按一次喇叭，2s后司機(jī)聽(tīng)到回聲，求司機(jī)按喇叭處距山腳距離是多少剖析：發(fā)出聲聽(tīng)到回聲這段時(shí)間走的路程為s1=v1t,而汽車在這段時(shí)間走的路程為s2=v2t,111鳴笛處到山腳距離s=$（s1+s2）=“（v1t+v2t）=2（10m/s+340m/s）X2s=350m,聲音的三要素：音色，音調(diào)，響度音調(diào)與頻率的關(guān)系：音調(diào)的高低與聲源振動(dòng)的頻率有關(guān)，頻率越大，音調(diào)就越高。探究音調(diào)是由什么因素決定的（如圖）實(shí)驗(yàn)器材：桌子、直尺實(shí)驗(yàn)步驟：把直尺一端壓在桌子上，另一端伸出桌外,撥動(dòng)直尺使它振動(dòng)，改變直尺伸出桌面的長(zhǎng)度，再用同樣大小的力撥動(dòng)。觀察每次直尺振動(dòng)的快慢，聽(tīng)每次發(fā)出聲音的高低現(xiàn)象：直尺振動(dòng)越快，發(fā)出聲音的音調(diào)越高。結(jié)論：聲源振動(dòng)的頻率越大，聲音的音調(diào)就越高。響度與振幅的關(guān)系聲源的振幅越大，聲音的響度就越大。

.探究實(shí)驗(yàn)：探究響度是由什么因素決定的②實(shí)驗(yàn)步驟汽用較小的力敲音叉，用豎直懸掛的泡沫1=芝圍和用與危言舄二超200000利用：①41聲探傷、測(cè)厚、測(cè)距、醫(yī)學(xué)診斷和成像:②41.探究實(shí)驗(yàn)：探究響度是由什么因素決定的②實(shí)驗(yàn)步驟汽用較小的力敲音叉，用豎直懸掛的泡沫1=芝圍和用與危言舄二超200000利用：①41聲探傷、測(cè)厚、測(cè)距、醫(yī)學(xué)診斷和成像:②41聲處理,如進(jìn)行加工、清洗、焊接、孚"t、粉碎、脫氣醫(yī)療、種理等円二20H傳插過(guò)程口衰減少’波長(zhǎng)較利用：預(yù)報(bào)俞風(fēng)、地震和檢測(cè)核曝炸危害:對(duì)建筑物有農(nóng)大破壞性,能喬裂建筑物甚至使建疏物擺動(dòng),對(duì)人體有危言,當(dāng)人離大f強(qiáng)大的次聲波破壞性處在2~10Hz次聲波環(huán)墳中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生失明、惡心、神經(jīng)錯(cuò)亂現(xiàn)象：第二次音叉的響度大，小球被彈起得高結(jié)論：聲源的振幅越大，聲音的響度就越大。音色：定義：音色又叫音品或音質(zhì)，它反映了聲音的品質(zhì)與特色。影響因素：發(fā)聲體的材料、結(jié)構(gòu)等。音色取決于發(fā)聲體本身，不同發(fā)聲體的振動(dòng)情況不同，發(fā)出盧音的音色就不同。減少噪聲的三個(gè)途徑可以在聲源處(消聲)、傳播過(guò)程中(吸聲)和人耳處(隔聲)減弱。改造噪聲大的機(jī)器酣奐用噪聲小的設(shè)備；給機(jī)器加欄皮墊來(lái)吸收它防止噪H產(chǎn)生(在尸，原處礦勿的振動(dòng)：給汽車和摩托車安裝消聲器等左傳培路徑上隔離和換收聲諛在馬路和性宅間設(shè)立屏國(guó)或桓粒適林1即阻斷它的傳盾〕E&B鼻聲進(jìn)人耳昊〔在入耳處入左二作E寸要凰戟個(gè)入防護(hù)用具婦耳臺(tái)、耳羞、防聲頭盔等減弱)耳的結(jié)構(gòu)和功能:耳由外耳、中耳、內(nèi)耳三部分構(gòu)成，如圖由鼓室通向咽72聽(tīng)小骨鼓室咽戰(zhàn)督…」一... 耳由外耳、中耳、內(nèi)耳三部分構(gòu)成，如圖由鼓室通向咽72聽(tīng)小骨鼓室咽戰(zhàn)督…」一... A 能感受頭部值置變動(dòng)的情況，與維持身體平貢有艾內(nèi)耳音色是我們分辨各種聲音的依據(jù)，不受音調(diào)、響度的影響，即使不同的樂(lè)器發(fā)出音調(diào)、響度相同的聲音，我們也能夠把它們區(qū)分開(kāi)，這就是由于音色的不同。聲與信息：利用聲傳播信息。如：醫(yī)生利用聽(tīng)診器，通過(guò)聽(tīng)到的聲音判斷人體內(nèi)心臟、肺的健康狀況；利用接收到臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的次聲波來(lái)判斷臺(tái)風(fēng)的風(fēng)向及位置；利用地震、機(jī)器產(chǎn)生的次聲波來(lái)判斷地震的位置和機(jī)器的優(yōu)劣。利用發(fā)出聲音的回聲傳遞信息。如：古代霧中航行的水手，利用聽(tīng)到號(hào)角的回聲判斷懸崖的遠(yuǎn)近；海豚在混濁的水中利用自身的“聲吶”系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地判斷遠(yuǎn)處小魚(yú)的位置?！癇超”的原理：用超聲波檢查身體時(shí)，由于人體不同器官對(duì)超聲波的反射情況不同，“B超”機(jī)向人體發(fā)射一定量的超聲波，然后用移動(dòng)的探頭接收各器官反射回來(lái)的超聲波信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理后,在屏幕上呈現(xiàn)出內(nèi)臟器官的圖像，醫(yī)生通過(guò)圖像情況診斷是否存在病變。超聲波和次聲波的定義.1耳郭：收集聲波卜耳1外耳逬：傳遞聲液!鼓膜:靑波能引起裁脫振動(dòng)中耳歳室：容納聽(tīng)小骨，維持竝膜兩側(cè)氣壓的平衙〔有咽竝管逋到咽部)【聽(tīng)小丹’傳遞哉膜振動(dòng)到耳蝸「半規(guī)管\內(nèi)耳J前庭i內(nèi)有位竟感受器，號(hào)身棒的平衡有董1耳蝸：內(nèi)有聽(tīng)覺(jué)感受器*感受機(jī)械振動(dòng)垢能產(chǎn)生興奮特別提醒:光的傳欄鏡面反射紫外線光的傳欄鏡面反射紫外線聽(tīng)小骨是人體內(nèi)最小的骨，共有6塊。耳的鼓膜、聽(tīng)小骨、耳蝸等結(jié)構(gòu)受到損傷，都有可導(dǎo)致耳聾。聽(tīng)覺(jué)的形成：聽(tīng)覺(jué)的形成過(guò)程大致是：外界的聲波經(jīng)過(guò)外耳道傳到鼓膜，鼓膜的振動(dòng)通過(guò)聽(tīng)小骨傳到內(nèi)耳.刺激了耳蝸內(nèi)對(duì)聲波敏感的感覺(jué)細(xì)胞，這些細(xì)胞就將聲音信息通過(guò)聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)傳給大腦的一定區(qū)域，人就產(chǎn)生了聽(tīng)覺(jué)?？杀硎緸椋和饨缏暡ㄒ煌舛?傳遞聲波)一鼓膜(產(chǎn)生振動(dòng))一聽(tīng)小骨(傳遞振動(dòng))一耳蝸(感受振動(dòng)，產(chǎn)生興奮，但不形成聽(tīng)覺(jué))一聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)(傳導(dǎo)興奮)一聽(tīng)覺(jué)中樞(位于大腦皮層，產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué))。耳聾：耳聾一般表現(xiàn)為聽(tīng)力下降或喪失。耳聾主要有兩類；一類是傳導(dǎo)性耳聾，這類耳聾是由于外耳道堵塞和鼓膜、聽(tīng)小骨損傷或發(fā)生障礙而引起的聽(tīng)力下降；另一類是神經(jīng)性耳聾，這類耳聾是由于耳蝸、聽(tīng)覺(jué)中樞和與聽(tīng)覺(jué)有關(guān)的神經(jīng)受到損傷而引起的聽(tīng)力下降或喪失。老年性耳聾、藥物中毒性耳聾、工業(yè)生產(chǎn)中高強(qiáng)度噪音引起的耳聾等，都屬于神經(jīng)性耳聾。保護(hù)耳和聽(tīng)覺(jué)：為了保護(hù)耳和聽(tīng)覺(jué)，除了減少和消除噪聲外，平時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意做到：不要用尖銳的東西挖耳朵，以免戳傷外耳道或鼓膜。遇到巨大聲響時(shí)，迅速?gòu)埧?，使咽鼓管張開(kāi)，或閉嘴、堵耳，以保持鼓膜兩側(cè)大氣壓力平衡。鼻咽部有炎癥時(shí)，要及時(shí)治療，避免引起中耳炎。不讓污水進(jìn)入外耳道，避免外耳道感染。光現(xiàn)象:自然饒人［現(xiàn)象:影F的形成同也月倉(cāng)汕孔成像此的臓孩播(應(yīng)用:i?Mff道、姑擊謁成像特必應(yīng)用凸面錢I邊臣射監(jiān)粧的條件光的折射折射規(guī)律L折尅理象色散沁I邑)t的-原色:紅屣藍(lán)僅料的三原&虹、黃*藍(lán)持,點(diǎn):熱作用強(qiáng)nr且攜帶信息應(yīng)用：遙控誡像，自動(dòng)控制特點(diǎn):生理作用強(qiáng)*rr熒光效極應(yīng)用:犬菌、斷偽光的直線傳播:光沿直線傳播的條件：光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。光沿直線傳播的現(xiàn)象：在有霧的天氣里，可以看到從汽車頭燈射出的光束是直的；穿過(guò)森林的光束是直的；在電影院中可以看到放映機(jī)射向銀幕的光束是直的。由現(xiàn)實(shí)生活中的這些現(xiàn)象，我們可以知道光是沿直線傳播的。生活中由于光沿直線傳播造成的現(xiàn)象有：影子的形成，小孔成像，日食，月食等。光線：由于光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的,所以經(jīng)常用一條帶箭頭的直線來(lái)表示光的傳播路線，箭頭的方向表示光的傳播方向，這樣的直線叫做光線，如圖所示。光線的幾何作圖起著重要作用，在光的直線傳播、反射與折射以及研究透鏡成像中，都是必不可少且要反復(fù)用到的。應(yīng)注意的是，光線不是實(shí)際存在的實(shí)物,而是在研究光的行進(jìn)過(guò)程中對(duì)細(xì)窄光束的抽象。它是人們研究光現(xiàn)象的一種方法，即建立物理模型的方法。光束光的傳播規(guī)律有三：光的直線傳播規(guī)律。光的獨(dú)立傳播規(guī)律兩束光在傳播過(guò)程中相遇時(shí)互不干擾，仍按各自途徑繼續(xù)傳播，當(dāng)兩束光會(huì)聚同一點(diǎn)時(shí),在該點(diǎn)上的光能量是簡(jiǎn)單相加。光的反射和折射定律。光傳播途中遇到兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分反射，一部分折射。反射光線遵循反射定律，折射光線遵循折射定律。日食、月食的成因當(dāng)月球轉(zhuǎn)到地球和太陽(yáng)之間，并且三者在同一直線上時(shí),月球就擋住了射向地球的陽(yáng)光，由于光的直線傳播.在月亮背后會(huì)形成長(zhǎng)長(zhǎng)的影子。如圖所示，月亮在地球的影子分為兩部分，中心的區(qū)域叫做本影，外面的區(qū)域叫做半影。位于半影區(qū)的人看到的是日偏食；位于本影區(qū)的人看到的足日全食；若地月之問(wèn)距離較遠(yuǎn)時(shí)，還會(huì)看到日環(huán)食。同樣的道理.當(dāng)?shù)厍蜣D(zhuǎn)到月球和太陽(yáng)之間，并且三者在同一直線上時(shí)，地球就擋住了射向月球的陽(yáng)光，就會(huì)形成月食。補(bǔ)充月食有全食和偏食，但沒(méi)有環(huán)食，這是因?yàn)榈厍虻挠白雍荛L(zhǎng)，大于月地之間的距離。判斷小孔成像情況的方法由于屏的阻礙，光源射出的光線巾，大部分光線被屏擋住，只有那些指向小孔的光線，恰可沿直線通過(guò)小孔在光屏上形成光斑。這樣光源的每一個(gè)發(fā)光點(diǎn)射向光屏的光線，都將在光屏上對(duì)應(yīng)形成一個(gè)小光斑，而無(wú)數(shù)個(gè)小光斑組合起來(lái)，便在光屏上顯示出一個(gè)倒立的與光源相似的圖樣，這一圖樣就是光源的像：這個(gè)像由于是實(shí)際光線會(huì)聚而成，因此是實(shí)像。（2） 只有小孔足夠小時(shí)才能成像。如果小孔太大，物體上任一點(diǎn)發(fā)出的光透過(guò)小孔后在光屏上形成的光斑就比較大，物體上相鄰點(diǎn)發(fā)出的光透過(guò)小孔后，在光屏上形成的光斑就比較大，光斑重疊較多，使像模糊不清，甚至不成像。（3） 像倒立，像的形狀與物體相似,與小孔的形狀無(wú)關(guān)。（4） 像的大小取決于光屏到小孔的距離和物體到小孔的距離的關(guān)系。光沿直線傳播的條件：光沿直線傳播是有條件的，如果介質(zhì)不均勻，光線會(huì)發(fā)生彎曲。例如地球周圍的大氣層就是不均勻的，離地面越高，空氣越稀薄，從大氣層外射到地面的光線就會(huì)發(fā)生彎曲。早晨，當(dāng)太陽(yáng)還在地平線以下時(shí)，我們就看見(jiàn)了它。影子的形成：光在沿直線傳播的過(guò)程中遇到不透明的物體時(shí)，光線被物體擋住，無(wú)法到達(dá)物體后面，在物體后面形成了與物體輪廓相似的黑暗區(qū)域，這就是物體的影子熔于形戰(zhàn)的原因如手影，路燈下的人影：光的反射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的交界面時(shí)，一部分光返回原來(lái)介質(zhì)中，使光的傳播方向發(fā)生了改變，這種現(xiàn)象稱為光的反射。生活中的光的反射現(xiàn)象：橋在水中的倒影、在平面鏡前看到鏡中的“自己”等。光反射圖中一點(diǎn)、二角、三線的認(rèn)識(shí)：要弄清一點(diǎn)（入射點(diǎn)）、二角（反射角、入射角）、三線（反射光線、入射光線、法線）的涵義。一點(diǎn)：指入射點(diǎn)，用字母0表不。二角：指入射角i和反射角r。入射角是指入射光線和法線的夾角，反射角是指反射光線和法線的夾角。三線：指入射光線A0,反射光線0B,法線NO。法線是通過(guò)入射點(diǎn)作的垂直于反射面的虛線，這是為了研究問(wèn)題的方便而引入的，沒(méi)有具體的物理含義，但在確定入射角、反射角時(shí)法線卻是關(guān)鍵。因?yàn)榉瓷浣呛腿肷浣嵌际侵腹饩€與法線的夾角。光的折射現(xiàn)象光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播的方向發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射。光從空氣斜射入水或其他介質(zhì)時(shí)，折射光線向法線方向偏折，人闿光踐 : 反射光議（1） 對(duì)光發(fā)生折射現(xiàn)象的理解：入射光和折射光分別在兩種不同的介質(zhì)中，因此它們的傳播速度不同，傳播方向也往往發(fā)生改變（2） 通常在發(fā)生光的折射現(xiàn)象時(shí)，在界面上也同時(shí)會(huì)發(fā)生光的反射現(xiàn)象（3） 光線垂直射人界面時(shí)，將不會(huì)看到折射現(xiàn)象，即光的傳播方向不發(fā)生變化常見(jiàn)折射現(xiàn)象及解釋：光的折射現(xiàn)象光的折射會(huì)造成許多光學(xué)現(xiàn)象，如水底看起來(lái)比實(shí)際的淺，一半斜捅入水中的筷子變彎曲，魚(yú)缸中的魚(yú)看起來(lái)變大，海市蜃樓等。要解釋這些現(xiàn)象，首先要知道看見(jiàn)的并非實(shí)際物體，而是物體經(jīng)折射后成的虛像。

舉例分析光的折射現(xiàn)象以池水看起來(lái)“變淺”為例，其原因我們可以作如下分析：我們能夠看見(jiàn)物體是由于有光射入我們的眼睛里，假設(shè)從水池底的一點(diǎn)A射出的兩條光線經(jīng)折射后射入人眼（如圖甲所示），眼睛根據(jù)光沿直線傳播的經(jīng)驗(yàn)（人的感覺(jué)總認(rèn)為光沿直線傳播），逆著折射光線看過(guò)去，就會(huì)覺(jué)得光好像是從水中的A'射入我們眼睛里的，因此我們會(huì)覺(jué)得A'比A高了，即看起來(lái)池底升高，池水“變淺”了。有經(jīng)驗(yàn)的漁民都知道，在叉魚(yú)時(shí)，只有瞄準(zhǔn)魚(yú)的下方，才能把魚(yú)叉到。申 乙

- :角膜：無(wú)色透明.富含神經(jīng)末梢，可以透過(guò)光統(tǒng)｛鞏膜：山色堅(jiān)韌.保護(hù)眼球- :角膜：無(wú)色透明.富含神經(jīng)末梢，可以透過(guò)光統(tǒng)呼i 綁〔膜；棕黑色沖央有Bt孔.可調(diào)節(jié)進(jìn)人眼球的丘亮（■眼睛的顆色｝■'復(fù)I中般€瞇狀持；內(nèi)右平滑肌*能闊節(jié)晶狀休的曲度服I I脈絡(luò)膜；內(nèi)有丁富的血管和色素細(xì)胞.可鹿光世成暗窣球冷?內(nèi)膜（視網(wǎng)膜》：有感光細(xì)胞.能感受光的刺熱產(chǎn)先先奮由?圭水：透明的水樣液，填允于角膜和晶狀體之間*有折光作用內(nèi)1容E晶狀體：無(wú)色透明，似門(mén)透鏡，有折光作用.冇彈性，曲度可調(diào)節(jié)働I玻璃休：位于晶狀休后時(shí)透明膠狀物質(zhì)若從水中去觀察岸上的物體，P點(diǎn)的位置將會(huì)升高，如圖乙所示。例如跳水運(yùn)動(dòng)員在水下觀察10m跳臺(tái)，就會(huì)感到其高度超過(guò)10m。光反射的可逆性當(dāng)光線逆著原來(lái)的反射光線（或折射光線）的方向射到媒質(zhì)界面時(shí)，必會(huì)逆著原來(lái)的入射方向反射（或折射）出去，這種性質(zhì)叫光路可逆性或光路可逆原理。光的折射的可逆性如果讓折射光線從入射光線的位置互換，可以看到光路是可逆的，也就是說(shuō)，如果在原來(lái)折射光線的位置上換成入射光線，則新的折射光線的位置就在原來(lái)入射光線的位置上，原來(lái)的折射角變成新的入射角，原來(lái)的入射角變成新的折射角。眼和視覺(jué)眼球的基本結(jié)構(gòu)：眼的主要部分是眼球，由眼球壁和眼球的內(nèi)容物構(gòu)成。眼球的結(jié)構(gòu)如圖

眼的折光系統(tǒng)：外界物體發(fā)出的光線，通過(guò)眼的角膜、房水、晶狀體和玻璃體，發(fā)生折光，最后在視網(wǎng)膜上形成一個(gè)清晰的物像，這就是眼的