3.3波的反射、折射和衍射课件 高二上学期物理人教版选择性必修第一册

人教版（2019）高中物理选择性必修第一册第三章机械波3.3波的反射、折射和衍射我们知道，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？课堂引入1.当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象。一、波的反射反射线与法线的夹角叫做反射角。入射角i：入射线与法线的夹角叫做入射角。反射角i′：法线分界面2.反射定律：（1）反射线、法线、入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，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。（3）波遇到两种介质界面时，总存在反射。①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。②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。3.生活实例：④大雪过后，人们会感到外面万籁俱静。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径小，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。二、波的折射1.波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。2.折射定律：（1）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。（2）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。界面介质I介质II法线入射角折射角①入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。即v1>v2，i>r②当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。③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。界面介质I介质II法线入射角折射角4.波的反射与折射对比：④一切波都会发生折射。折射是波的特有现象。3.理解：波现象波的反射波的折射

传播方向改变

i′=i改变

r≠i频率f不变不变波速v不变改变波长λ不变改变障碍物阴影区阴影区阴影区阴影区波源波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。三、波的衍射①一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。②f、λ、v均不变，但有能量损失，振幅减小。实例：空山不见人，但闻人语响；隔墙有耳；无线电波能够翻山越岭传播到很远处。水波能绕过任何大小的石头（障碍物）吗？波的衍射与哪些因素有关呢？水波衍射实验波长λ一定的水波通过宽度d不同的狭缝后的衍射图样d>λd<λd≈λ明显明显不明显λλλddd波长一定时，狭缝宽度越小，衍射现象越明显明显明显不明显波长λ不同的水波通过宽度d相同同的狭缝后的衍射图样狭缝宽度一定时，波长越大，衍射现象越明显实验表明：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。①衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象，只有明显与不明显的差异；②障碍物或孔的大小，不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件；③一般情况下，波长较大的波更容易产生明显的衍射现象，波沿直线传播只是衍射现象不明显的近似情况。例1拓展：惠更斯原理如图所示，水面上有一任意波动传播，当波遇到一个很小的孔时，我们就可以看到，穿过小孔的圆形的波，与原来波的形状无关，说明小孔可以看作新的波源。惠更斯总结了上述现象，于1690年提出：此即惠更斯原理。介质中波动传到的各点都可以看作是发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波的包络就形成新的波面。例1.图中1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线，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、波长均不等例1D例2.（多选）如图所示，S为波源，MN为两块挡板，其中M固定，N板可上下移动，两板中间有一块缝，此时测得A点没有发生振动，为了使A点能振动起来，可采取的方法是（

）

A、增大波源的频率

B、减小波源的频率

C、将N板上移一些

D、将N板下移一些BC例3.在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源。某人从图中A点走到墙后的B点，在此过程中，如果从声波的衍射来考虑，则会听到 （）A.声音变响亮，男声比女声更响 B.声音变响亮，女声比男声更响C.声音变弱，男声比女声更弱 D.声音变弱，女声比男声更弱解析：由于MN很高大，所以衍射现象比较弱；由于女声音调更高，波长更小，所以衍射更不明显。D例4.（多选）一列简谐横波在t=0.6s时的波形图如图甲所示，此时P、Q两质点的位移相等，波上x=15m处的质点A的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是（

）A．这列波沿x轴正方向传播

B．这列波的波速为0.06m/sC．从t=0.6s时刻开始，质点P比质点Q早回到平衡位置D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为15m的障碍物，这列波不能发生明显衍射现象ACD课堂小结波的反射规律：1．入射波波线反射波波线和法线在同一平面内．２．反射角等于入射角．