第03讲 波的反射、折射和衍射-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019选择性必修一）

第03讲 波的反射、折射和衍射 课程标准 课标解读 1．知道什么是波的反射、折射和衍射现象，知道发生明显衍射现象的条件． 2．知道波发生反射现象时，反射角等于入射角．掌握入射角与折射角关系． 3．了解波的衍射在生活中的应用，感受物理与生活之间的联系． 1．通过观察水波的衍射现象，认识衍射现象的特征． 2．知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件． 3．知道衍射现象是波特有的现象. ( 知识精讲 ) 知识点01 波的反射 1．反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象． 2．反射角与入射角 (1)入射角：入射波的波线与法线的夹角，如图中的α. (2)反射角：反射波的波线与法线的夹角，如图中的β. 3．反射定律：反射波线、法线、入射波线在同一平面内，且反射角等于入射角． 【即学即练1】某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为340 m/s，在海水中的波长为4.5 m. （1）该波的频率为________Hz，在海水中的波速为________ m/s. （2）若物体在海面上发出的声音经过0.5 s听到回声，则海水深为多少？ （3）若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声？ 知识点02 波的折射 1．波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫作波的折射． 2．一切波都会发生折射现象． 3．波的折射 (1)折射角(γ)：折射波的波线与两介质界面法线的夹角γ叫做折射角．如图所示． (2)折射定律：入射波线、法线、折射波线在同一平面内，入射波线与折射波线分居在法线两侧．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，即＝. 4．波的反射与折射的对比 波现象 比较项目　　　　 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 (1)频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率，即波源的振动频率相同． (2)波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化． (3)据v＝λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关，反射波与入射波在同一介质中传播、频率相同，故波长相同．折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同． 【即学即练2】下列说法正确的是(　　) A．入射波的波长和反射波的波长相等 B．入射波的波长大于折射波的波长 C．入射波的波长小于折射波的波长 D．入射角与折射角之比等于两波速之比 知识点03 波的衍射及其特点 1．定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。 2．发生明显衍射的条件：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。 3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 4．衍射是波特有的现象 (1)一切波都能发生衍射现象，只是有的明显，有的不明显。 (2)波的直线传播只是在衍射不明显时的近似。 (3)波长较长的波容易产生明显的衍射现象。 5．关于衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，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。 6．波的衍射实质分析：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。 7．衍射现象与观察的矛盾：当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。 【即学即练3】(多选)下列说法中正确的是(　　) A．孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象 B．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象 C．只有孔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 D．只有波才有衍射现象 ( 能力拓展 ) 考法01 波的反射 【典例1】甲、乙两人站在一堵墙前面，两人相距2a，距墙均为a.当甲开了一枪后，乙在t时间后听到第一声枪响，则乙在什么时候能听到第二声枪响(　　) A．听不到　　　　　 B．甲开枪后3t时间 C．甲开枪后2t时间 D．甲开枪后t时间 考法02 波的衍射 【典例2】如图所示，正中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，经过一段时间，水面上的波形将分布于(　　) A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外区域 C．阴影Ⅱ以外区域 D．阴影Ⅲ以外区域 考法03 发生明显衍射的条件 【典例3】一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，以下哪种情况一定能使衍射现象更明显(