第三章 机械波 3 波的反射、折射和衍射-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册创新导学案word（人教版2019）

3．波的反射、折射和衍射 1．了解波的反射、折射现象。2.知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件，知道衍射是波特有的现象。 一　波的反射 1．波的反射：波传播过程中遇到介质界面(如水波遇到挡板)会返回到原介质中继续传播的现象。 2．入射线与反射线 (1)入射线：代表波的入射方向的一条射线。 (2)反射线：代表波的反射方向的一条射线。 3．波的反射规律：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。 二　波的折射 1．波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象。 2．折射线：代表波的折射方向的一条射线。 三　波的衍射 1．定义：波可以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。 判一判 (1)波向前传播，在两介质的界面上可能同时发生反射和折射。(　　) (2)水波的反射遵从反射定律。(　　) (3)波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化。(　　) (4)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象。(　　) (5)当小孔大小一定时，波的频率越大，衍射现象越明显。(　　) 提示：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 探究　波的反射和折射 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：如图甲是水槽中的水波遇到倾斜挡板发生反射的现象。图中带箭头的射线分别代表水波的入射方向(入射线)和反射方向(反射线)，虚线是垂直挡板界面的法线，它们之间有什么关系？ 提示：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(反射线与法线的夹角)等于入射角(入射线与法线的夹角)。 活动2：水波发生反射时，频率和波长改变吗？ 提示：水波发生反射时，介质中各质点均在波源的带动下做受迫振动，介质中各质点的频率均等于波源的频率，故水波发生反射时，频率不变；而同一介质中波速不变，根据λ＝，波长也不变。 活动3：如图乙是一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处发生的现象。图中带箭头的射线代表水波的传播方向，水波的传播方向有什么特点？ 提示：水波在深度不同的水域传播时，水波的传播方向在交界面处发生改变。 活动4：图乙的现象叫作波的折射。水波发生折射时，频率和波长改变吗？ 提示：波的频率由波源决定(受迫振动)，故水波发生折射时，频率不变；波速由介质决定，故水波发生折射时，波速改变，根据λ＝，波长改变。 1．波的反射 (1)波的反射是指波遇到了障碍物就会返回来继续传播，因此波的传播方向发生了变化。反射波与入射波在同一介质中传播，介质决定了波速，因此波速不变。波的频率是由波源决定的，因此波的频率也不改变，根据公式λ＝，可知波长也不改变。 (2)波的反射遵从反射定律 如果用一条射线代表波的入射方向(入射线)，用另一条射线代表波的反射方向(反射线)，可以发现：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。 2．波的折射 与光的折射类似，波在折射时传播方向一般发生变化。由于入射波与折射波在两种不同的介质中传播，因此波速会发生变化。波的频率由波源决定，即频率不变，由公式λ＝，可知波长发生变化。 注：与光线类似，波线也是一种物理模型，是为了研究问题方便而提出的，实际并不存在。 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对应的波的波长、频率相等，波速不等 B．2与1对应的波的波速、频率相等，波长不等 C．3与1对应的波的波速、频率、波长均相等 D．3与1对应的波的频率相等，波速、波长均不等 (1)波发生反射和折射时，频率是否变化？为什么？ 提示：不变。波的频率f由波源决定，故无论是反射波的频率还是折射波的频率都与入射波的频率相同，即与波源的振动频率相同。 (2)波发生反射和折射时，波速是否发生变化？为什么？ 提示：反射波的波速不变，折射波的波速发生变化。波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波发生反射时，波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波发生折射时，波速发生变化。 [规范解答]　1、2对应的波都在介质a中传播，故1、2对应的波的频率、波速、波长均相等，A、B错误；1、3对应的波是在两种不同的介质中传播，波速不同，但波源相同，因而频率相同，由λ＝得波长不同，故C错误，D正确。 [答案]　D 规律点拨　波的反射和折射的比较 现象 比较项 波的反射 波的折射 传播方向 改变，θ反＝θ入 改变，θ折≠θ入(非垂直入射) 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ 不变