3.3 波的反射、折射和衍射 导学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

3.3 波的反射 折射和衍射 【学习目标】 1.知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、折射现象． 2．了解波的衍射现象和衍射图样，知道波发生明显衍射现象的条件． 3．知道衍射是波特有的现象. 【重点】 探究波的衍射现象是否明显的条件 【难点】 认识波的衍射现象及其产生明显衍射现象的条件 【新课引入】 声音在传播过程中，遇到障碍物时会发生反射。对着远处的峭壁大喊一声会听到回声，就是声波在峭壁上反射的结果。生活中，你是否注意过水波的反射？波的反射应该遵从什么规律？ 在发波水槽一端有一平板振动发生器，振动发生器在水槽中能够产生水波。在水槽中斜向放置一个挡板，观察水波在传播过程中发生的现象。 【学习任务一】波的反射、波的折射 1．波的反射 (1)波的反射：波传播过程中遇到介质界面会 原介质继续传播的现象。 (2)反射波的 、 、频率跟入射波的相同。 (3)波的反射定律：反射线、入射线和法线在同一平面内，反射线和入射线分别位于法线两侧，反射角 入射角．如图所示． 2．波的折射 (1)波的折射：波从一种介质 另一种介质时，波的 发生改变的现象． (2)波的折射中，波的 不变，波速和波长发生改变． 3.波的反射、折射现象中各物理量的变化 　　　现象比较项目　　　 波的反射 波的折射 传播方向 改变， 改变， 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 讨论与总结： 1．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 ． 2．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 ，波折射时是在不同介质中传播，因此波速 ． 3．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 ；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 ，反之变小． 【例1】图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( 　　) A．2与1的波长、频率相等，波速不等 B．2与1的波速、频率相等，波长不等 C．3与1的波速、频率、波长均相等 D．3与1的频率相等，波速、波长均不等 针对训练：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？. 【学习任务二】波的衍射 1．定义：波可以绕过 继续传播的现象。 2．实验现象 (1)实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝。 (2)现象：狭缝宽度比波长大得多，波的传播如同光沿 一样，在挡板后面产生“阴影区”；当狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小时，水波可以 挡板后面继续传播． 3．发生明显衍射现象的条件 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 ，或者比波长 。 【例2】（多选）水波通过小孔，发生了一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，下列做法可取的是 ( 　) A． 增大小孔尺寸　　　 B．减小小孔尺寸 C．增大水波频率 D．减小水波频率 【针对训练】两列不同频率的水波通过相同的小孔形成的衍射图样如图所示，由图可知，两列波的波长和频率的大小关系是(　　) A．λ甲>λ乙，f甲>f乙　　 B．λ甲<λ乙，f甲<f乙 C．λ甲>λ乙，f甲<f乙 D．λ甲<λ乙，f甲>f乙 【例3】如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是( ) A．此时能明显观察到波的衍射现象 B．挡板前后波纹间距离相等 C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象 巩固练习 1、机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，如果用射线表示波的传播方向，下列说法正确的是（　　） A．入射线与反射线一定在同一平面内，法线与这一平面垂直 B．入射线与反射线可能在法线同侧 C．“回声”是声波的反射现象 D．“回声”是声波的折射现象 2.一列水波穿过小孔产生衍射，衍射后的水波（ ）. A．波长增大 B．周期增大 C