3.33.4波的反射折射和衍射干涉

波的反射、折射和衍射、干预TOC\o"1-5"\h\z考点一、波的反射和波的折射1\o"CurrentDocument"考点二、波的衍射3\o"CurrentDocument"考点三、波的干预3\o"CurrentDocument"【稳固练习】8考点一、波的反射和波的折射.反射现象：波遇到介质界面（如水遇到挡板）时会返回原介质连续传播的现象..反射规律：反射线、法线与入射线在同一壬面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角..波的折射：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，同样，其他波从一种介质进入另一种介质时也发生折射..水波的折射：水波在速度不同的水域传播时，在交界处发生折射.[例题1] [2023•衡阳县校级开学）甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距2a,距离墙均为遍a,当甲开了一枪后，乙在时间t后听到第一声枪响，那么乙听到其次声枪响的时间为〔 ）A.听不到B.甲开枪3t后V3+V7C.甲开枪2t后D,甲开枪 1后2【解答】解：依据题意作出波的反射图，如以下图所示设声音在空气中传播的速度为v,当甲开了一枪后，乙在时间t后听到第一声枪响，t=金;那么乙听到其次声枪响必定是与墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如图中的AC和CB,由几象；A.观看图可得，孔A的尺寸小于波长，会发生明显衍射现象，故A错误；BC.孔B和障碍物C的尺寸明显大于波长，不会发生明显衍射现象，但仍旧有衍射现象，只是不明显，不易观看；故BC错误；D.障碍物D的尺寸接近波长，会发生明显衍射现象，故D正确，应选：Do（2022秋•常熟市校级期中）如图为蟾蛛在水中鸣叫时水面形成的奇异水波。水波的传播速度与水的深度正相关。以下说法正确的选项是〔 ）A.岸边的人听到的声波是横波B.岸边的人听到的声波频率大于水波的频率C.水面上飘落的树叶渐渐被水波推向岸边D.在深水区，水波更简单发生衍射【解答】解：A、声波在流体（如空气、水）中传播时，是纵波，岸边的人听到的声波是纵波，故A错误；B、声音是由振动产生的，蟾蛛在水中鸣叫，其声带振动产生了声波、水波，它们的频率都等于声带振动的频率，故B错误；C、水面上飘落的树叶只会上下振动，不能随波迁移，不会被水波推向岸边，故C错误；D、水波的传播速度与水的深度正相关，依据波速公式v=忒,深水区，速度越大，波长越长，越简单发生衍射现象，故D正确。应选：D。（2022秋•坪山区校级月考）以下说法正确的选项是〔 ）A.夏日雷声有时轰鸣不绝，这是声波的衍射现象B.闻其声而不见其人，是声波的干预现象C.围绕正在发声的音叉走一圈，就会听到声音忽强忽弱，是声波的干预现象D.在较大的空房子里的讲话，有时会余音缭绕，是声波的折射现象【解答】解：AD、夏日雷声有时轰鸣不绝，这是声波的反射现象，同样，较大的空房子里的讲话，有时会余音缭绕，也是声波的反射现象，故AD错误；B、闻其声而不见其人，是声波的衍射现象，声波偏离直线方向传播，故B错误；C、围绕正在发声的音叉走一圈，确保频率相同，当听到声音忽强忽弱，是声波的干预现象，故C正确；应选：Co（2023春•浙江期中）消退噪声污染是当前环境爱护的一个重要课题。内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干预型消声器可以用来减弱高速气流产生的噪声。干预型消声器的结构及气流运行如下图，波长为A的声波沿水平管道自左向右传播，当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过ri和「2的路程，再在b处相遇，从而到达减弱噪声的目的。以下说法正确的选项是（ ）A.假设△「=「2-口，那么△r等于半波长的偶数倍B.假设b和c在同一条直线上，b和c之间的距离为三人，那么c为声波的加强点2C假设声波的振动频率发生转变，那么声波的传播速度也发生转变D.假设声波的振动频率发生转变，b点有可能是振动加强的点【解答】解：A、两束相干波在b处相遇振动减弱，那么路程差等于半波长的奇数倍，故A错误；B、当两束相干波到达c处时'路程差仍等于半波长的奇数倍，c为声波的减弱点，故B错误；C、假设声波的振动频率发生转变，由于声波的传播速度由介质打算，所以声波的传播速度不变，故C错误；D、假设声波的振动频率发生转变，声波的传播速度不变，由v=Q知声波的波长发生转变，△「可能等于半波长的偶数倍，那么b点有可能是振动加强的点，故D正确。应选：Do（2023•静安区二模）两列均由一次全振动产生的简谐横波相向传播，振幅相等、波长均为入、【解答】解：t=¥时，两列波各传播，的距离，依据波的叠加原理可知此时介质中质点的位移为0,故ABD错误，C正确；应选：Co（2023•闵行区二模）如图为某种消声管原理示意图，噪声声波到达A点时，分为两路传播，在B处集合，如半径适宜，两路声波会相互抵消，实现消声。那么［ ）A.该消声管利用的是声波的衍射原理B.两路声波的频率不相等C.两路声波传播速度不相等D.假设消声胜利，B处为振动减弱点【解答】解：A、依据干预特点，可知两相干波源的距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，便可以消退噪声，所以消声器利用了波的干预原理，而不是衍射原理，故A错误；B、两路声波是从同一声源发出的，所以它们的频率相等，故B错误；C、由于波速由介质打算，所以两列波的波速相等，故C错误；D、假设消声胜利，B处为振动减弱点，故D正确。应选：Do12023•和平区校级模拟）如下图，在同种匀称介质中有两波源Si和S2相距3m,频率均为2Hz,以S1为原点建立如下图的坐标系，t=0时波源S1从平衡位置开头垂直纸面对上做简谐运动，所激发的横波向四周传播。t=时波源S2也开头垂直纸面对上做简谐运动，在1=时两列简谐波的最远波峰传到了图示中的两个圆的位置。那么（ 〕A.波的传播速度为3m/sB.虚线x=为振动加强区C.t=时波谷与波谷相遇的点共有2个D.经过后S1和S2连线上有2个振动减弱的位置【解答】解：A.两波源起振的时间差为At=,At时间内两列波的传播距离之差为Ax=-=lm波的传播速度v=*=需设=4m/s,故A错误；LAvU•乙B.依据几何关系可知x=上各质点到两波源的波程差均为零，而1=时Si正向下振动，与S2起振方向相反，所以两波源在x=上引起质点的振动步调相反，即虚线乂=为振动减弱区，故B错误；C.两列波的波长均为入=J=/m=2m,1=时Si波传播到的最远位置到Si的距离为di=2入=2*2m=4m,此时Si波的最远波谷到Si的距禺为ri=di—=4m—x2m=,Si波的最近波谷到Si的距离为由=口-入=-2m=,1=时S2波传播到的最远位置到S2的距离为d2= 1x2m=3m,S2波此时产生的波形中只有一个波谷，且到S2的距离为r2=d2—擀4=3m—^x2m=,可4- 4-知1=时波谷与波谷相遇的点共有2个，故C正确；D.S1和S2连线上满意到两波源的波程差为波长的整数倍的点为振动减弱位置，即As=|k入|(k=0,1,2,…)那么0V|k入|V3m(k=0,1,2,…)解得一5V/cv5(k=0,1,2,…)即k=0,±1所以1=后Si和S2连线上有3个振动减弱的位置，故D错误。应选：Co10. (2022秋•滨州期末)如图甲为利用发波水槽得到的水面波形图，两起振触头步调全都同时起振。波的图样如图乙，用实线表示波峰，虚线表示波谷，C点为AB连线的中点。以下说法正确的选项是〔 )A.这是波的衍射现象B.此时C点的振动方向向上C.B点处于振动的减弱区D.此时A点的位移为正向最大【解答】解：A.两起振触头引起两列波传播，这两列波相遇的叠加是波的干预现象，故A错误；B.从图中可知B点靠近波源是波谷，波由B向A传播，依据质点带动法，因此C点将向波谷方向振动，那么振动方向向下，故B错误；C.B点是波谷和波谷相遇，处于振动的加强区，故C错误；D.从图中可知A点是波峰与波峰相遇，此时A点的位移为正向最大，故D正确。应选：Do(2022秋•市南区校级期末)两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-和x=处，两列波的波速均为，波源的振幅均为2cm。图为0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x=和x=的P、Q两质点刚开头振动。质点M的平衡位置处于x=处。(1)求两列波相遇的时刻。(2)求后质点M运动的路程。【解答】解：［1)两列简谐波的波前相距s=-=,s=2vt两列波相遇的时刻t=怖;=92nas=0.75sLVZXU.4(2)由题意两列波的周期为：T=^=^s=ls左侧波传到M点需要的时间G=等=号学S=0.25s右侧波传到M点J=字=°第3s=1.25s在0〜，M点不动；在〜，左侧波传到M,M点通过的路程：si=4A=4X2cm=8cm在〜，左右两侧波传到M,M点振动加强，那么经过通过的路程：s2=2A=2X2cm=4cm。〜内M点通过的总路程：s=s1+S2=8cm+4cm=12cm答：［1)两列波相遇的时刻为；(2)后质点M运动的路程为12cm。(2021秋•雁峰区校级月考)如下图，在操场平面内建立平面直角坐标系，平面内有一半径为R=10m的圆形轨道，圆心在O处，A、B分别为圆上两点。现于A(-10m,0)、B(10m,0)两点分别安装了两个扬声器。两个扬声器连续振动发出简谐声波，其振动图像如以下图所示。声波在空气中的传播速率为v=340m/s,两波频率均为f=85Hz,振幅相等。试求：一同学从B点沿直线运动到A点(不含A、B点)，该同学有几次听不到声音；一同学从B点沿圆轨道逆时针运动半周到A点(不含A、B点)，该同学听不见声音的点的位置坐标方程。【解答】解：(1)波长为a=)=^7H=4m由于振源反向振动，故当波程差△x=n入时，听不到JOD声音，设该同学到。点的距离为X,那么［R+x)-［R-x)—nX(n=0,±1,±2,±3…〕即x=苧(n=0,±1,+2,±3…)满意上式时，听不到声音，当n=0时,x=0；当n=±1时，x=±2m；当n=±20寸,x=±4m；当n=±3时，x=±6m；当n=±4时，x=±8m；共9次听不到声音；(2)设听不到声音的坐标为(x,y),那么有J(R+工尸+y2一—%)2+y2=即x2+y2=100,且25x2=200n2-4n4〔n=0,±1,±2,±3…)答：［1)一同学从b点沿直线运动到A点〔不含A、B点〕，该同学有9次听不到声音；(2)一同学从B点沿圆轨道逆时针运动半周到A点(不含A、B点)，该同学听不见声音的点的位置坐标方程为，(10+%)2+y2-J(io-%)2+y2=4九;且x2+y2=100〔n=0,±1,±2,±3…)。何关系可得：AC=CB=2a,故其次声枪响传到乙的耳中的时间为：L=生譬=华，代入数据vv解得：t'=2t；应选：Co［例题2］（2022春•秦州区校级月考）关于波的反射与折射，以下说法正确的选项是（ ）A.入射波的波长肯定等于反射波的波长，其频率不变B.入射波的波长肯定小于反射波的波长，其频率不变C.入射波的波长肯定大于折射波的波长，其频率不变D.入射波的波长肯定小于折射波的波长，其频率不变【解答】解：AB、波源不变，频率不变，由于是反射，介质相同，v相同。由：v=/可得：波长相同。故A正确，B错误。CD、波源不变，频率不变，由于是折射，介质不相同，v不相同。依据：v=/,不知两种介质波速大小关系，故无法推断波长关系。故CD错误。应选：Ao［例题3］ （2021春•延庆区期末）机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，假如用射线表示波的传播方向，以下说法正确的选项是（ ）A.入射线与反射线肯定在同一平面内，法线与这一平面垂直B.入射线与反射线可能在法线同侧C“回声〃是声波的反射现象D.“回声〃是声波的折射现象【解答】解：AB、波的反射遵守波的反射定律，即反射线、入射线和法线在同一平面内，分居法线两侧，故AB错误；CD、声波遇到障碍物时可发生反射，形成回声，因此“回声〃是声波的反射现象，故C正确；D错误。应选：Co［例题4］［多项选择）（2021秋•诸暨市校级期中）以下关于波的熟悉，正确的选项是〔 ）A.潜艇利用声呐探测四周物体的分布状况，用的是波的反射原理B.隐形飞机怪异的形状及外表涂特别隐形物质，是为了削减波的反射，从而到达隐形的目的C.雷达的工作原理是利用波的折射D.水波从深水区传到浅水区转变传播方向的现象，是波的折射现象【解答】解：ABC、潜艇利用声呐探测四周物体的分布状况，隐形飞机怪异的形状及外表涂特别隐形物质，雷达的工作原理都是利用了波的反射原理，故AB正确，C错误；D、水波从深水区传到浅水区转变传播方向的现象，是波的折射现象，故D正确；应选：ABDo[例题5](多项选择)(2021秋•路北区校级期中)波由甲介质进入乙介质，可能发生变化的是〔 )A.波长B.频率C.波速D.传播方向【解答】解：频率由波本身性质打算，与介质无关，所以波从甲介质进入介质后，频率不变，波速变化，依据人=声知波长变化。依据E=hy知，能量不变。当垂直进入另一介质时，传播方向不变。所以可能发生变化的有：波长、波速、传播方向，故A、C、D正确，B错误。应选：ACDo考点二、波的衍射.波的衍射：波绕过罐碍物连续传播的现象..发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差丕多，或者比波长更小时，才能观看到明显的衍射现象..波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象.考点三、波的干预.定义频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时,某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫波的干预..稳定干预条件(1)两列波的频率必需相同.(2)两个波源的相位差必需保持不变..干预的普遍性一切波在肯定条件下都能够发生干预，干预是波特有的现象.[例题6][2023•全国)声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是由于〔 )A.光波是横波B.光波振幅小C.光波波长很短D.光波波速很大【解答】解：波发生明显的衍射现象的条件是：孔缝的宽度或障碍物尺寸与波长相比差不多或比波长更短。由于声波的波长比拟大（〜17m）和建筑物的高度相近，故可以发生明显的衍射现象,而可见光的波长很小，无法发生明显的衍射现象。故C正确，ABD错误。应选：Co[例题7][2023春•枣庄期中）关于衍射现象，以下说法正确的选项是（ ）A.蝙蝠发出的超声波相比拟一般人的声音更不简单发生衍射现象“余音绕梁，三日不绝〃，表达了声波衍射现象“空山不见人，但闻人语响〃，其缘由是声波和光波均发生了衍射现象D.双频路由器5GHz频段相比频段，其WIFI信号在房间里衍射更明显【解答】解：A.蝙蝠发出的超声波相比拟一般人的声音频率高，波长短，更不简单发生衍射现象，故A正确；B.“余音绕梁，三日不绝〃是指声音遇到梁与墙，不断反射，因此主要指的是声波的反射，与波的干预，衍射均无关，故B错误;C.“空山不见人，但闻人语响〃，其缘由是声波发生了衍射现象引起的，故C错误;D.双频路由器5GHz频段相比频段，频率更高，波长更短，其WIFI信号在房间里衍射更不明显,故D错误。应选：Ao[例题8] [2023春•南海区校级期中）在水波槽里放两块挡板，中间留一窄缝，窄缝的宽度为15cm,水波的波长为20cm,那么如下图的衍射图样中正确的选项是[B.A.B.C.D.C.【解答】解：窄缝的宽度为15cm,水波的波长为20cm,明显窄缝的宽度比水波的波长小，符合产生明显衍射现象的条件，且水波是以水中某点为中心的弧线，由于波的频率不变，介质不变,所以水波的波长不变。故ABD错误，C正确。应选：Co[例题9] [2023•文昌模拟）如下图为一列在匀称介质中传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为2m/s,此时P点振动方向沿y轴正方向，那么〔 ）A.波传播的方向沿x轴正方向B.此时质点Q的速率最大C.经过，质点P的加速度到达正的最大值D.该波遇到8m的障碍物时能产生明显的衍射现象【解答】解：A.P点振动方向沿y轴正方向，依据质点带动法可知，该波的传播方向沿x轴负方向，故A错误；B.质点Q此时在波谷位置，所以速率为零，速度最小，故B错误；C.由图可知波长入=4m,那么周期为：7 代入数据得：t=2s设At=那么3^t=~rT4质点P经时运动到波谷位置，位移为负的最大，那么回复力为正的最大，由牛顿其次定律知，其加速度为正的最大值，c正确；D.由于波长入=4m,只有障碍物的尺寸与波长小或差不多时产生才会明显的衍射现象，故D错误。应选：Co[例题10]12023•江苏三模）两个振幅不等的相干波源Si、S2产生的波在同一种匀称介质中传播，形成如下图稳定图样。图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c点是ad连线的中点。以下说法正确的选项是（ ）A.a点振动加强，b点振动减弱B.c点可能始终处于平衡位置C.某时刻质点a、b的位移大小可能均为零D.经过半个周期，d处质点将传播至b点位置【解答】解：A.a点波峰波谷相遇，振动减弱，b点波峰波峰相遇，振动加强，故A错误；B.两列波的振幅不同，c点会在平衡位置上下振动，不行能始终处于平衡位置。故B错误；c.各质点都在自己的平衡位置上下振动，随着波的传播，某时刻质点a、b的位移大小可能均为零，故C正确；D.d处质点只会在d处振动，不会随波逐流，故D错误。应选C。［例题11］（2023•福田区校级模拟）2022年12月安徽省某地发生3级地震，震源深度8千米。地震发生时监测站监测到一列沿x轴传播的地震横波，t=0时刻波形如图（a）所示，质点P从t=A.该波沿x轴正方向传播B.该波沿x轴传播20km距离需要5sC.该波在传播过程中遇到4km尺寸的障碍物时不会发生明显的衍射现象D.该波与频率为2Hz的简谐横波相遇，肯定能形成干预图样【解答】解：A、由图（b）可知质点P在t=0时刻沿y轴负方向振动，依据波形平移法可知，该波沿x轴负方向传播，故A错误；BC、由图［a）可知波长为4km,那么该波在传播过程中遇到4km尺寸的障碍物时会发生明显的衍射现象；由图［b）可知周期为Is,那么波速为u=*=4/czn/s,那么该波沿x轴传播20km距离需要的时间为a=半=孚S=5s,故B正确，C错误；V4D、该波的频率为f="=lHz,那么该波与频率为2Hz的简谐横波相遇，不能形成干预图样，故D错误。应选：Bo［例题12］（2023•浙江模拟）图甲描绘了在t=0时刻，由两波源Si、S2在匀称介质中形成的波阵面平面图〔实线和虚线分别代表波峰和波谷）。这两个波源的振动频率相等，振幅相同。P和Q是该平面上的两个固定点，Si、S2间的距离是。图乙是P点的振动图像（位移-时间关系）。以下说法中正确的选项是〔 ）S1S2的连线上共有4个干预减弱点S1S2连线的延长线上没有干预增加点C1=时，Q点的位移是AD.波源Si发出的机械波波速为【解答】解：A.由图甲可知，波长为人=,依据干预减弱点的特点，路程差应为半个波长的奇数倍，S1S2的连线上距Si、S2的距离差为、的点各有两个，即共有4个干预减弱点。故A正确；B.只要S1S2连线的延长线上各点到两波源的距离差为一个波长的整数倍时，均为干预增加点。故B错误；C.由甲图可知Q点为振动减弱点，t=时,Q点的位移是零。故C错误；D.由乙图可知，波的振动周期为1=依据u=今得:v=,故D错误。应选：Ao[例题13]（2023春•西城区校级期中）图中Si、S2为两个相干波源，实线和虚线分别表示发出的波的波峰和波谷位置，以下关于图中a、b两位置正确的说法是（ ）A.a为振动加强的位置，b为振动减弱的位置B.a为振动减弱的位置，b为振动加强的位置a、b都为振动加强的位置D.a、b都为振动减弱的位置【解答】解：ABCD、由图可知，a点是波峰与波谷相遇点，是振动减弱点；b点到两个波源的距离相等，故是振动加强点，故ACD错误，B正确。应选：Bo学问深化一、波的反射和折射.波的反射遵从反射定律，即入射线、反射线及法线位于同一平面内，入射线、反射线分别位于法线的两侧，反射角等于入射角..波的频率是由振源打算的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不管是反射还是折射，波的频率是不转变的..波速是由介质打算的，波反射时是在同一介质中传播，因此波速不变，曲折射时是在不同介质中传播，因此波速转变..波长是由频率和波速共同打算的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，依据公式2=7） v干可知波长不转变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由2=7可知波长变大，反之变小..衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射.衍射只有“明显〃与“不明显〃之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件..声波波长较长，一般在1.7cm~17m..波的直线传播只是在衍射不明显时的近似状况.二、波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动特征，连续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点酗参加这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和一三：对波的干预的理解.发生干预的条件：（1）两列波的频率相同；（2）相位差恒定..产生稳定干预图样的两列波的振幅越接近，干预图样越明显..干预图样及其特点⑴干预图样：如下图.（2）特点①加强区和减弱区的位置固定不变.②加强区始终加强，减弱区始终减弱（加强区与减弱区不随时间变化）.③加强区与减弱区相互间隔.四：振动加强点和减弱点的推断方法.条件推断法：频率相同、振动状况完全相同的两波源产生的波