3.3波的反射、折射和衍射+课件-2023-2024学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册

3.3波的反射、折射和衍射人教版（2019）高中物理（选择性必修第一册）第三章

机械波老师：

授课时间：刺破气球钱塘江大潮思考与讨论：1、当刺破气球后，你听到了什么？2、钱塘江大潮为什么会出现回头潮？波的反射01波的折射02波的衍射03是否遵循一定的物理规律呢？第2页课堂导入我们知道，声音在传播过程中，遇到障碍物时会发生反射。对着远处的峭壁大喊一声会听到回声，就是声波在峭壁上反射的结果。生活中，你是否注意过水波的反射？波的反射应该遵从什么规律？第3页课堂导入一、波的反射法线分界面反射线入射角反射角ii′反射定律（1）入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。（2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同．第4页知识讲解2．回声是声波的反射现象．

对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播．1．夏日的雷声轰鸣不绝．声波在云层界面多次反射．3．在空房间里讲话感觉声音响．声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳．人耳只能分开相差0.1s以上的声音．所以，在房间里听不到回声，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果．第5页知识讲解（二）生活中波的反射现象如图所示，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱寂．这是怎么回事？难道是人的活动减少了吗？【分析】刚下过的雪是新鲜蓬松的，它的表面层有许多小气孔．当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大而口小．所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部分的能量则被吸收掉了．所以不是人的活动减少了。第6页知识讲解回声测距

第7页知识讲解（一）思考与讨论鱼叉是直的，我们看到视频里的鱼叉插进水中是弯的,正如我们看到的水中的铅笔，这就是光的折射现象。机械波会发生折射吗？第8页知识讲解水波的折射一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射。观察：二、波的折射第9页知识讲解界面介质I介质II折射角r：

折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角。法线1.当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。2.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同折射定律：

入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比。第10页知识讲解波现象波的反射波的折射

传播方向改变

θ反＝θ入改变

θ折≠θ入频率f不变不变波速v不变改变波长λ不变改变波的反射、折射现象中各物理量的变化第11页知识讲解思考：如图所示，骆驼队白天在沙漠中行走时，队伍后面的喊声，队伍前面往往听不到，而夜晚就不同，听的比较清楚，这是什么原因？提示：白天近地面的气温较高，声速较大，声速随离地面高度的增加而减小导致声音传播方向向上弯曲；夜晚地面温度较低，声速随离地面高度的增加而增加，声波的传播方向向下弯曲，这也是在夜晚声波传播地比较远的原因。由于光的折射，有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。

生活中的实例第12页知识讲解隔墙有耳现象声波绕过墙壁进入另一侧《红楼梦》中形容王熙凤的“未见其人，先闻其声”。思考：为什么会出现这种现象呢？水波遇到小石子、芦苇等细小的障碍物时，会绕过它们继续传播。第13页知识讲解三、波的衍射

在波长一定的情况下，缝宽对衍射实验的影响结论：波长λ一定时，缝宽d减小，衍射趋于明显。

在狭缝宽度一定的情况下，波长对衍射实验的影响结论：缝宽d一定时，波长λ减小，衍射趋于不明显。第14页知识讲解甲乙丙波长不同的水波通过宽度一定的狭缝保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长：波长与狭缝宽度相差不多时，有明显的衍射现象，随着波长的减小，衍射现象变得不明显只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。波发生明显衍射的条件：三、波的衍射第15页知识讲解发生明显衍射的条件：（3）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件。（4）一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象。（1）衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象。（2）衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。第16页知识讲解水波通过桥洞时发生的衍射图样第17页知识讲解实例1：医院中有一种“B超”仪器，常用来探测人体内脏的位置及发现可能的病变，这种仪器为什么要使用超声波而不用普通的声波？解释：超声波波长短，难以发生明显衍射，在一定距离内可看成直线传播，方向性好，因此所拍图像清晰。实际应用无线电波可绕过高大建筑物，声波也可绕过一些阻碍物，因为无线电波和声波的波长较长的缘故。声波波长：1.7cm——17m光波波长：0.4um——0.7um无线电波：0.3cm——3000m实例2：通信所使用的无线电波为什么传播距离远？声音也可以在较远处听到？第18页知识讲解1.对于波长为100m的声波,下列说法正确的是(

)A.在同一介质中,比波长为20m的声波传播快B.在空气中的频率比在水中大C.声波能发生折射,但折射后频率发生变化D.声波能发生反射,但反射后波速不变答案:D课堂练习课堂练习第19页课堂检测2.图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()A．2与1的波长、频率相等，波速不等B．2与1的波速、频率相等，波长不等C．3与1的波速、频率、波长均相等D．3与1的频率相等，波速、波长均不等解析：波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率不变，故选项AB错误；波发生折射时，频率不变，波速变，波长变，故选项C错误，选项D正确。D课堂练习课堂练习第20页课堂检测3.如图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图像，从图像可知()A．B侧波是衍射波B．A侧波速与B侧波速相等C．减小挡板间距离，衍射波的波长将减小D．增大挡板间距离，衍射现象将更明显解析：小孔相当于衍射波的波源，A侧波是衍射波，A错误；在同一种介质中，波速相等，故B正确；根据波速、波长和频率的关系式v＝λf，由于波速和频率不变，故波长不变，故C错误；在波长无法改变的情况下减小挡板间距会使衍射现象更明显，故D错误．B课堂练习课堂练习第21页课堂检测4.(多选)如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是()ABCA．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象课堂练习课堂练习第22页课堂检测5.如图所示,某列波以60°的入射角由甲介质射到乙介质的界面上同时产生反射和折射,若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°,