§3.3 波的反射、折射和衍射-2021-2022学年高中物理同步备课精选课件（人教版2019选择性必修第一册）

3.波的反射、折射和衍射 第三章 机械波 北京天坛回音壁 【生活化引入】 海市蜃楼 一、波的反射 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。 反射线与法线的夹角i’ 叫做反射角。 入射角i： 入射线与法线的夹角i叫做入射角。 反射角i’： 法线 分界面 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． （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． 思考1：如图所示，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静．这是怎么回事？难道是人的活动减少了吗？ 提示：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．所以不是人的活动减少了 8 二 、波的折射 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。 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。 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 思考2：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． 在水塘里微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇等会出现什么现象？ 答：会绕过它们继续传播，好像它们并不存在。 问题探究 三 、波的衍射 波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。 1.一切波都能发生衍射 2.衍射是波特有的现象 衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中。 空山不见人，但闻人语响 大意：　幽静的山谷里不见人， 只能听到人说话的声音。 问题探究 说明声波可以绕过树木，透过树林，传到远处。 障碍物 衍——延展之意 波的衍射——波延展到“影子”区域里的现象。 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 问题探究 对比两幅水波通过孔缝衍射照片，总结发生明显衍射现象的条件: 衍射现象明显 波绕过障碍物区域多 波绕过障碍物区域少 衍射现象不明显 λ λ d ? ? λ ? d d 水波槽实验： 发波水槽 毛玻璃屏幕 反射镜 电动机的振动 起波器 研究 λ d ？ 明显衍射 水波槽实验： 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 > λ d < λ d ≈λ 明显 明显 不明显 λ λ λ d d d 在狭缝宽度d一定，不同波长的水波的衍射 λ1= 0.3d λ2= 0.5d λ3= 0.7d 明显 2、发生明显衍射的条件 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、比波长大能发生明显衍射吗？ 2、能说成是发生衍射现象的条件吗？ 问题探究 水波通过桥洞时发生衍射 无线电波绕过高大建筑物 日晕----光的衍射 声波波长：1.7cm-----17m 光波波长：0.4um-----0.7um 问题探究 光波和声波谁更容易发生明显衍射现象？ 隔墙有耳 判一判 (1)入射波的波线与界面的夹角叫入射角． (×) (2)反射波的波线与法线的