3.3 机械波的传播现象（第1课时）课件-2022-2023学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册

第三章 机械波 第三节 机械波的传播现象 水波绕过障碍 水波遇到石头、树、船等障碍物时会绕过继续向前传播。同学们平时有见过这些现象吗？为什么会出现这种现象呢？ 观察与思考 定义：水波在遇到小障碍物或者小孔时，能绕过障碍物或穿过小孔继续向前传播，我们把这种现象叫作波的衍射。 这节课的内容有：一、机械波的衍射与惠更斯原理，左下图显示了自然届中常见的水波的衍射 二、机械波的反射与折射，右边两幅图分别是反射和折射。 一、机械波的衍射与惠更斯原理 问题一：衍射是如何发生的？ 我们先来看机械波的衍射。水波在遇到小障碍物或者小孔时，能绕过障碍物或穿过小孔继续向前传播，我们把这种现象叫作波的衍射。 左下图中，海面波动强烈，在图片上方，波动到达礁石后，并没有完全被阻挡，它穿过了小孔 使得礁石下方也有波动，但水波强度较弱。 右下方视频显示出水波可以绕过障碍，但有时可轻易绕过，有时仍然被阻挡。说明衍射现象不是一成不变的，我们需要精心设计的实验来显示衍射特点 实验一：保持水波的波长不变，改变窄缝的宽度 结论：波长一定，减小窄缝的宽度，能观察到明显的衍射现象。 窄缝的正后方 水波区 向外扩张 一、机械波的衍射与惠更斯原理 机械波衍射的条件 若我们保持水波的波长不变，改变窄缝的宽度，会有怎样的现象呢？请看实验一第一部分。#...#可以看到窄缝正后方充满了水波，也注意到，#水波区向两边扩张，影响了更多水面。再看第二部分对比实验#...#我们发现水波区向两边扩张的范围更广，我们就说衍射现象更明显了。#由实验一可知波长一定时，减小窄缝的宽度，能观察到明显的衍射现象。 实验二：保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长 结论:缝宽一定，波长越接近窄缝的宽度，水波的衍射现象越明显。 一、机械波的衍射与惠更斯原理 机械波衍射的条件 在实验二中，我们保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长。从a图可看出，波长是窄缝宽度的3/10时，衍射现象不明显；b图中波长更长些，衍射更明显了；c图中的衍射现象最明显，波长是窄缝宽度的7/10，此时，水波几乎充满了挡板后方。 所以我们得出结论：缝宽一定时，波长越接近窄缝的宽度，水波的衍射现象越明显。 一、机械波的衍射与惠更斯原理 机械波衍射的条件：进一步实验表明，当缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸跟波长相近或者比波长更小时，能观察到明显的衍射现象。 不只是机械波，一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 （尺寸 ≤ 波长） 声波的衍射 光的衍射 进一步实验表明，当缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸跟波长相近或者比波长更小时，能观察到明显的衍射现象。 事实上，不只是机械波，一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 除水波外，声波也能发生衍射。“闻其声而不见其人”这是司空见惯的现象。通常的声波，波长在1.7 cm ~ 17 m之间，可以跟一般障碍物的尺寸相比，所以声波能绕过一般的障碍物，使我们听到障碍物另一侧的声音。后面我们将会学到，光也是一种波，光波的波长约在0.4 ~ 0.7 µm 的范围内，跟一般障碍物的尺寸相比非常小，所以通常的情况下看不到光的衍射，我们就说光沿直线传播。 但当狭缝尺寸接近1微米或更小时，可观察到明显的衍射现象，如图所示，光穿过狭缝，绕过针尖，穿过圆孔，都可形成明暗相间的条纹。见右下方图片 衍射现象如此丰富，我们应该怎样解释衍射呢？ 一、机械波的衍射与惠更斯原理 （2）不见其人，但闻其声。 鹿柴 作者：王维 空山不见人，但闻人语响。 返景入深林，复照青苔上。 （1）隔墙有耳。 在我们班课室里，能听到其他班老师上课的声音。 机械波衍射的生活应用 进一步实验表明，当缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸跟波长相近或者比波长更小时，能观察到明显的衍射现象。 事实上，不只是机械波，一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 除水波外，声波也能发生衍射。“闻其声而不见其人”这是司空见惯的现象。通常的声波，波长在1.7 cm ~ 17 m之间，可以跟一般障碍物的尺寸相比，所以声波能绕过一般的障碍物，使我们听到障碍物另一侧的声音。后面我们将会学到，光也是一种波，光波的波长约在0.4 ~ 0.7 µm 的范围内，跟一般障碍物的尺寸相比非常小，所以通常的情况下看不到光的衍射，我们就说光沿直线传播。 但当狭缝尺寸接近1微米或更小时，可观察到明显的衍射现象，如图所示，光穿过狭缝，绕过针尖，穿过圆孔，都可形成明暗相间的条纹。见右下方图片 衍射现象如此丰富，我们应该怎样解释衍射呢？ 练习1.一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，一定能使衍射现象更明显的措施是(　　) A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率 B．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率 C．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率 D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率 分析：发