第3節(jié)　波的反射、折射和衍射 課件

物理第三章機(jī)械波第3節(jié)波的反射、折射和衍射[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道波傳播到兩種介質(zhì)的界面時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象．2．知道波反射的規(guī)律．3．知道波的衍射現(xiàn)象，理解發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1波的反射和折射1．波的反射：波傳播過(guò)程中遇到介質(zhì)界面會(huì)返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．2．波的反射規(guī)律：反射線、入射線和法線在同一平面內(nèi)，反射線和入射線分別位于法線兩側(cè)，反射角______入射角．等于3．波的折射(1)波從一種介質(zhì)______另一種介質(zhì)時(shí)，波的傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象．(2)波的折射中，波的頻率不變，波速和波長(zhǎng)發(fā)生改變．進(jìn)入[判一判]1．(1)波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上要么發(fā)生反射，要么發(fā)生折射，二者不會(huì)同時(shí)發(fā)生．(

)(2)波發(fā)生反射時(shí)波的頻率不變，波速變小，波長(zhǎng)變短．(

)(3)波發(fā)生折射時(shí)波的頻率不變，但波長(zhǎng)、波速發(fā)生變化．(

)××√[想一想]1．(1)墻壁的傳音性比空氣好得多，但把門窗關(guān)閉后，外面?zhèn)魅胧覂?nèi)的聲音卻明顯地減弱了，這是為什么？(2)人們聽不清對(duì)方說(shuō)話時(shí)，除了讓一只耳朵轉(zhuǎn)向?qū)Ψ?，還習(xí)慣性地把同側(cè)的手附在耳旁，這樣做是利用什么原理？提示：(1)聲波原來(lái)在空氣中傳播，如果沒(méi)有障礙物，能直接傳到室內(nèi)，當(dāng)把門窗關(guān)閉后，聲波遇到墻壁和門窗，在界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，只有折射進(jìn)入墻壁和門窗的聲波才能進(jìn)入室內(nèi)，雖然墻壁和門窗的傳音性能好但反射性能也好，所以大部分聲波被反射回去，室內(nèi)的聲音就顯著地減弱了．(2)在耳廓原有形狀、面積的基礎(chǔ)上增加一個(gè)手的面積是為了增加波的反射來(lái)提高耳朵的接收能力．知識(shí)點(diǎn)2波的衍射1．定義：波繞過(guò)________或通過(guò)孔隙繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．2．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(1)實(shí)驗(yàn)器材：在水槽里放兩塊擋板，中間留一個(gè)______．(2)現(xiàn)象：在狹縫寬度比波長(zhǎng)大得多時(shí)，波的傳播如同光沿____________一樣，在擋板后面產(chǎn)生“陰影區(qū)”；在狹縫寬度與波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，水波可以______擋板后面繼續(xù)傳播．障礙物狹縫直線傳播繞到3．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)____________，或者比波長(zhǎng)______．4．波的衍射的普遍性一切波都能發(fā)生衍射．衍射是波特有的現(xiàn)象．相差不多更小[判一判]2．(1)一切波遇到障礙物都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象．(

)(2)只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)小時(shí)，才會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象．(

)(3)當(dāng)小孔大小一定時(shí)，波的頻率越大，衍射現(xiàn)象越明顯．(

)√××[想一想]2．日常生活中“聞其聲不見(jiàn)其人”的物理現(xiàn)象的原因是什么？提示：聲波在空氣中的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，可以跟一般障礙物的尺寸相比擬，很容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，繞過(guò)障礙物傳入人耳．而光波由于波長(zhǎng)很短，障礙物或孔的尺寸遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)，不能繞過(guò)障礙物發(fā)生衍射，所以只能聽到聲音而看不到說(shuō)話的人．1．(波的反射)在室內(nèi)講話的聲音比在室外空曠處講話的聲音要洪亮，是因?yàn)?

)A．室內(nèi)空氣不流動(dòng) B．室內(nèi)聲音多次反射C．室內(nèi)聲音發(fā)生折射 D．室內(nèi)物體會(huì)吸附聲音解析：在室內(nèi)聽到的聲音洪亮是因?yàn)槁暡ㄔ谑覂?nèi)墻壁上經(jīng)過(guò)多次反射而得到加強(qiáng)．√2．(波的折射)(多選)對(duì)于波的折射現(xiàn)象下列說(shuō)法正確的是(

)A．當(dāng)入射速度小于折射速度時(shí)，折射后波長(zhǎng)變大B．當(dāng)波垂直界面入射時(shí)，傳播方向不改變，波速和波長(zhǎng)都不改變C．在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長(zhǎng)都發(fā)生改變D．波發(fā)生折射時(shí)一定不會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象√√解析：由v＝λf可知當(dāng)入射速度小于折射速度時(shí)，折射后頻率不變，波長(zhǎng)變大，A正確．當(dāng)波垂直界面入射時(shí)，盡管傳播方向不改變，但由于介質(zhì)發(fā)生改變，波速和波長(zhǎng)都改變，但周期、頻率不變，B錯(cuò)誤，C正確．波發(fā)生折射時(shí)也可以在兩種介質(zhì)界面上發(fā)生反射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤．3．(波的衍射)下列關(guān)于波的衍射的說(shuō)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(zhǎng)較長(zhǎng)C．對(duì)同一列波，縫、孔或障礙物越大衍射現(xiàn)象越明顯D．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象解析：衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，A、D錯(cuò)誤；波長(zhǎng)越長(zhǎng)衍射現(xiàn)象越明顯，B正確；對(duì)同一列波，障礙物越大衍射現(xiàn)象越不明顯，C錯(cuò)誤．√4．(波的衍射)在空曠的廣場(chǎng)上有一堵較高大的墻MN，墻的一側(cè)O點(diǎn)有一個(gè)正在播放男女聲合唱歌曲的聲源．某人從圖中A點(diǎn)走到墻后的B點(diǎn)，在此過(guò)程中，如果從聲波的衍射來(lái)考慮，則會(huì)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?nèi)?，男聲比女聲更弱D．聲音變?nèi)酰暠饶新暩踅馕觯河捎贛N很高大，故衍射現(xiàn)象比較弱，由于女聲音調(diào)更高，波長(zhǎng)更小，所以衍射更不明顯．√探究一波的反射和折射的理解和應(yīng)用【問(wèn)題導(dǎo)引】1．如圖所示，當(dāng)波從介質(zhì)Ⅰ傳播到兩介質(zhì)的交界面時(shí)，返回介質(zhì)Ⅰ的波和進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ的波的頻率變化嗎？波長(zhǎng)變化嗎？2．我們?cè)谏街?、在大的空房間里大聲說(shuō)話時(shí)，都會(huì)聽到回聲，這屬于波的什么現(xiàn)象？提示：1.返回介質(zhì)Ⅰ時(shí)波的頻率和波長(zhǎng)均不變，進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ時(shí)波的頻率不變，波速變化，由v＝λf得，波長(zhǎng)變化．2．波的反射1．波的反射和折射的比較

現(xiàn)象

比較項(xiàng)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(zhǎng)λ不變改變2.說(shuō)明(1)頻率f由波源決定．(2)波速v由介質(zhì)決定．因?yàn)檎凵洳ㄅc入射波在不同的介質(zhì)中傳播，所以波速發(fā)生變化．(3)據(jù)v＝λf知，波長(zhǎng)λ與v及f有關(guān)，即與介質(zhì)和波源有關(guān)．【例1】一列聲波在空氣中的波長(zhǎng)為0.2m，當(dāng)該聲波從空氣中以某一角度傳入介質(zhì)Ⅱ中時(shí)，波長(zhǎng)變?yōu)?.6m，如圖所示，若空氣中的聲速是340m/s.(1)求該聲波在介質(zhì)Ⅱ中傳播時(shí)的頻率；(2)求該聲波在介質(zhì)Ⅱ中傳播的速度；(3)若聲波垂直進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ，經(jīng)0.4s返回空氣，則介質(zhì)Ⅱ的深度為多少？[答案]

(1)1700Hz

(2)1020m/s

(3)204m[針對(duì)訓(xùn)練1]有一輛汽車以15m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車?guó)Q笛2s后司機(jī)聽到回聲，此時(shí)汽車到山崖的距離有多遠(yuǎn)？(v聲＝340m/s)解析：設(shè)汽車在A點(diǎn)發(fā)出笛聲，A點(diǎn)到山崖B的距離為x1，汽車運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)聽到笛聲，設(shè)AC距離為x2，CB距離為x，因二者運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，則有x1＝x2＋x①x1＋x＝v聲t②x2＝v車t③聯(lián)立①②③式得x＝325m.答案：325m探究二對(duì)波的衍射現(xiàn)象的理解【問(wèn)題導(dǎo)引】1．只有當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多時(shí)，才能發(fā)生波的衍射現(xiàn)象嗎？2．是否孔的尺寸越小，衍射現(xiàn)象越容易觀察？提示：1.障礙物或狹縫的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是發(fā)生明顯衍射的條件．衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象．2．不是．當(dāng)孔的尺寸非常小時(shí)，衍射波的能量很弱，實(shí)際上很難觀察到波的衍射．1．衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射．凡是能發(fā)生衍射現(xiàn)象的都是波．2．波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異．波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．3．波傳到小孔(障礙物)時(shí)，小孔(障礙物)仿佛一個(gè)新波源，由它發(fā)出與原來(lái)同頻率的波在孔(障礙物)后傳播，波就偏離了直線方向．因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似情況．【例2】(多選)如圖，這是波源O傳出的一列水波，相鄰實(shí)線間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．波通過(guò)孔A，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B．波通過(guò)孔B，不發(fā)生衍射現(xiàn)象C．波遇到障礙物C，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D．波遇到障礙物D，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象√√[解析]

觀察題圖，孔B和障礙物C尺寸明顯大于波長(zhǎng)，不會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，但仍然有衍射現(xiàn)象，只是不明顯，不易觀察；孔A和障礙物D尺寸小于和接近波長(zhǎng)，會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象．故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．[針對(duì)訓(xùn)練2]

(2022·廣西桂林十八中高二期中)如圖所示，甲為波源，M、N為兩塊擋板，其中M板固定，N板可移動(dòng)，兩板中間有一狹縫．此時(shí)測(cè)得乙處點(diǎn)沒(méi)有振動(dòng)．為了使乙處點(diǎn)能發(fā)生振動(dòng)，可操作的辦法是(

)A．增大甲波源的頻率B．減小甲波源的頻率C．將