第32期 波的反射与折射 波的干涉与衍射 多普勒效应-【数理报】新教材2023-2024学年高二物理选择性必修第一册同步学案（教科版2019）

书 §３．３波的反射、折射和衍射 预习题纲 １．知道什么是波的反射和折射． ２．掌握波的反射规律并能进行简单的应用． ３．理解波的折射定律． 课本预习 一、波的反射现象 入射线、法线、反射线在 内，反射线与入 射线分居法线两侧，反射角 入射角．如图１所 示． 二、波的折射 波从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生 的现象，叫作波的折射．如图２所示． 三、波的衍射：波可以绕过 继续传播的现 象叫作波的衍射． §３．４波的干涉 预习题纲 １．了解波的叠加原理． ２．通过实验，认识波的干涉现象和波的干涉图样． ３．知道波发生明显干涉现象的必要条件． ４．知道干涉现象是波特有的现象． ５．知道波的衍射及发生明显衍射的条件． 课本预习 一、波的叠加 １．波的独立传播特性 两列波在彼此相遇并穿过后，每列波仍像相遇前一 样，保持各自 ，继续向前传播．（如图所示） ２．波的叠加原理 几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传 播，在它们重叠的区域里，介质的质点 参与这 几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播 时引起的位移的 ． 波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由 于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的 位移可能增大，也可能减小． 两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大． 两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小． 二、波的干涉 １．干涉现象：频率相同、相位差恒定、振动方向相同 的两列波叠加时，某些区域的振动总是 ，某些 区域的振动总是 ，这种现象叫作波的干涉．形 成的这种稳定图样叫作 图样． 补充．１．两列波产生稳定干涉的条件 ①两列波的 必须相同． ②两个波源的 必须保持不变． ２．波的干涉是波所特有的现象 一切波都能够发生 现象；反之能够发生 现象的，一定是波． 三、波的衍射现象 （１）实验装置：在水槽里放两块挡板，中间留一个 ． （２）现象：① 狭缝宽度比波长大得多时：波的传播 如同 光 沿 传 播 一 样， 挡 板 后 面 产 生 “ ”．②狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度 比波长更小时：水波 挡板后面继续传播． ３．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 ，或者比波长 时，才能观察到明显 的衍射现象． 问题思考 １．波的干涉和叠加是怎样的关系？ ２．如图３所示，日常生活中“闻其声不见其人”的物 理现象的原因是什么？ 思考提示 １．解析：（１）波的干涉是两列波在频率相同、相位 差恒定的条件下的叠加特例． （２）波发生干涉时，相遇区域质点的振动完全满足 叠加规律：振动方向相同，振动加强；振动方向相反，振 动减弱；质点的位移等于两列波单独传播时位移的矢 量和． ２．答案：声波在空气中的波长较长，可以跟一般障 碍物的尺寸相比拟，很容易发生衍射现象，绕过障碍物 传入人耳．而光波由于波长很短，障碍物或孔的尺寸远 大于光的波长，不能绕过障碍物发生衍射，所以只能听 到声音而看不到说话的人． 总结： １．衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射． ２．一切波都能发生衍射现象，只是有的明显，有的 不明显而已． ３．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似． ４．波长较长的波容易产生明显的衍射现象． ５．凡能发生衍射现象的就是波． ６．干涉是两列相干的波特有的现象． ７．发生稳定的干涉是有条件的，对于机械波来说， 必须是频率相等的同类波，且相差恒定． ８．当两列波频率相同、振幅也相同时，产生的干涉 图样最明显，当频率相同，两列波振幅相差很大时，干涉 图样不明显． §３．６多普勒效应 预习题纲 １．通过实验认识多普勒效应． ２．能解释多普勒效应产生的原因． ３．能用多普勒效应解释有关问题． 课本预习 一、多普勒效应 １．多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远 离时，接收到的波的 都会发生变化的现象． ２．多普勒效应产生的原因： （１）当波源与观察者相对静止时，１ｓ内通过观察者 的波峰（或密部）的数目是 的，观察者观察到 的频率 波源振动的频率． （２）当波源与观察者相向运动时，１ｓ内通过观察者 的波峰（或密部）的数目 ，观察到的频率 ；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的 频率 ． 二、多普勒效应的应用 １．测车辆速度：交通警车向行进中的车辆发射频率 已知的超声波，同时测量 ，根据 变化的多少就能知道车辆的速度． ２．测血流速度：向人体内发射 的超声 波，超声波被血管中的血流 后又被仪器接收， 测出反射波的 ，就可得血流速度． ３．测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的 ．然后与地球上这些元素 时发光的频 率对照，可得星球的速度． 问题思考 随着科技的发展和作战的需要，现在的战斗机飞得 越来越快，有些战斗机的速度超过了声音在空气中的传 播速度．假设某爆炸声在空气中的传播速度为３４０ｍ／ｓ， 一架战