3.3 波的反射、折射和衍射（教学课件）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第 3节 波的反射、折射和衍射 主讲老师： 20XX.XX.XX 目录 03 波的衍射 01 02 波的折射 波的反射 课堂引入 对着远处的峭壁大喊一声会听到回声，这是什么原因？ 声波的反射 你是否注意过水波的反射？ 水波的反射 波的反射应该遵从什么规律？ 第一部分：波的反射 （一）波的反射概念 当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象。 反射线与法线的夹角 叫做反射角。 入射角 ： 入射线与法线的夹角 叫做入射角。 反射角 ： 2.反射定律： （1）入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。 （2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同． （3）波遇到两种介质界面时，总存在反射． 1.定义： 法线 分界面 （二）生活中波的反射现象 夏日的雷声轰鸣不绝，声波在云层界面多次反射。 （二）生活中波的反射现象 人耳只能分开相差0.1s以上的声音,在房间里听不到回声. （二）生活中波的反射现象 如图所示，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱寂．这是怎么回事？难道是人的活动减少了吗？ 【分析】刚下过的雪是新鲜蓬松的，它的表面层有许多小气孔．当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大而口小．所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部分的能量则被吸收掉了．所以不是人的活动减少了。 （二）生活中波的反射现象 回声测距的原理是什么？ (1)当声源不动时,声波遇到了静止障碍物会返回来继续传播,由于反射波与入射波在同一介质中传播速度相同,因此,入射波和反射波在传播距离一样的情况下,用的时间相等,设经过时间t听到回声,则声源距障碍物的距离为s=v声 。 (2)当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时,声源发声时障碍物到声源的距离为s=(v声+v) 。 (3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时,声源发声时障碍物到声源的距离s=(v声-v) 。 第二部分：波的折射 （一）思考与讨论 鱼叉是直的，我们看到视频里的鱼叉插进水中是弯的,正如我们看到的水中的铅笔，这就是光的折射现象。机械波会发生折射吗？ （二）波的折射 1.定义： 波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。 2.折射定律： 折射角（r）： 折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角。 入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．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。 界面 介质I 介质II 法线 （二）波的折射 （2）当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。 （3）当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。 （4）当垂直界面入射时，传播方向不改变。 （1）折射的原因：是波在不同介质中的速度不同. 3.理解 （5）折射时，波的频率不变，波速和波长都发生改变。 （三）生活中波的反射现象 如图所示，骆驼队白天在沙漠中行走时，队伍后面的喊声，队伍前面往往听不到，而夜晚就不同，听的比较清楚，这是什么原因？ 【分析】白天近地面的气温较高，声速较大，声速随离地面高度的增加而减小.导致声音传播方向向上弯曲；夜晚地面温度较低，声速随离地面高度的增加而增加，声波的传播方向向下弯曲，这也是在夜晚声波传播得比较远的原因． （四）波的反射与折射对比 波的反射与折射有什么不同点？ 波现象 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 第三部分：波的衍射 （一）思考与讨论 在水塘里微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇等会出现什么现象？ 会绕过它们继续传播，好像它们不存在一样。 （二）波的衍射 1.定义： 波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。 障碍物 阴影区 阴影区 波源 衍——延展之意 波的衍射——波延展到“影子”区域里的现象。 （二）波的衍射 波在什么条件下能够发生明显的衍射现象？ 实验：在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况。保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化。 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。 （三）发生明显衍射的条件 发生明显衍射的条件： （3）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件。 （4）一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象。 （1）衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象。 （2）衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。 巩固提升 课堂小结 波的反射、折射和衍射 波的反射 定义：波遇障