3.3-3.4 波的反射、折射和衍射、干涉-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019选择性必修第一册）

第3章 机械波 3.3-3.4：波的反射、折射和衍射、干涉 一：知识精讲归纳 考点一、波的反射和波的折射 1．反射现象：波遇到介质界面(如水遇到挡板)时会返回原介质继续传播的现象． 2．反射规律：反射线、法线与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. 3．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. 4．水波的折射：水波在深度不同的水域传播时，在交界处发生折射. 考点二、波的衍射 1．波的衍射：波绕过障碍物继续传播的现象. 2．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不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象. 3．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、波的干涉 1．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，这种现象叫波的干涉． 2．稳定干涉条件 (1)两列波的频率必须相同． (2)两个波源的相位差必须保持不变． 3．干涉的普遍性 一切波在一定条件下都能够发生干涉，干涉是波特有的现象． 技巧归纳： 一、波的反射和折射 1．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． 2．波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的． 3．波速是由介质决定的，波反射时是在同一介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变． 4．波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝可知波长变大，反之变小． 1．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． 2．声波波长较长，一般在1.7 cm～17 m． 3．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况． 二、波的叠加 几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与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． 三：对波的干涉的理解 1．发生干涉的条件：(1)两列波的频率相同；(2)相位差恒定． 2．产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显． 3．干涉图样及其特点 (1)干涉图样：如图所示． (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加强区与减弱区互相间隔． 四：振动加强点和减弱点的判断方法 1．条件判断法：频率相同、振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为Δr，则当Δr＝kλ时为加强点，当Δr＝(2k＋1)时为减弱点，其中k＝0,1,2….若两波源振动步调相反，则上述结论相反． 2．现象判断法：若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点；若某点是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播T，看该点是波峰和波峰(波谷和波谷)相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判断该点是加强点还是减弱点． 二：考点题型归纳 题型一：波的衍射和产生明显的衍射现象条件. 1．（2021·河南·范县第一中学高二阶段练习）如图所示，O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔。不考虑波的反射因素，则再经过一段时间后，关于水面上的波形分布情况，下列说法正确的是（　　） A．整个区域都分布有水波 B．阴影Ⅰ以外区域分布有水波 C．阴影Ⅱ以外区域分布有水波 D．阴影Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都没有水波 2．（2021·河南·范县第一中学高二阶段练习）如图所示，在水槽中放两块挡板，挡板中间留一个狭缝，观察水波经过狭缝后的传播情况。已知水波的波长不变，但狭缝的宽度不同，甲图狭缝较宽，乙图狭缝较窄。下列说法正确的是（　　） A．机械波经过狭缝后均沿直线传播 B．甲图狭缝宽度比波长大得较多，衍射现象比较明显 C．乙图狭缝宽度跟波长相差不大，衍射现象比较明显 D．甲、乙两图中波的衍射现象均不明显 3．（2021·江西·九江市同文中学高二阶段练习）一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，位于平衡位置的质点A、B，介质中B质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．该波沿x轴负向传播 B．A、B两点的速度和位移有可能在某个时刻均相同 C．再经过0.3s，B质点通过的总路程为0.1m D．若此波遇到一个宽0.3m的障碍物，则能发生明显衍射 题型二：