3.3波的反射折射和衍射 课件-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 波的折射 波的衍射 波的反射 目录 CONTENTS 1 2 3 我们知道，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？ 3 一、波的反射 1.波的反射： 波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射。 入射角：入射波的波线与平面法线的夹角叫做入射角。 反射角：反射波的波线与平面法线的夹角叫做反射角。 平面 法线 入射角 反射角 4 2.反射规律： ①入射线、法线、反射线在同一平面内； ②入射线与反射线分居法线两侧； ③反射角等于入射角。 18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间，我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波称为超声波。蝙蝠发出超声波，然后借助物体反射回来的回声，就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。 雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。 由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。 二、波的折射 7 1.波的折射： 波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。 二、波的折射 平面 法线 入射角 折射角 介质1 介质2 入射角：入射波的波线与平面法线的夹角叫做入射角。 折射角：折射波的波线与平面法线的夹角叫做折射角。 8 2.折射规律： ①入射线、法线、折射线在同一平面内； ②入射线与折射线分居法线两侧； ③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。 ④折射波的波速、波长均发生改变 。 思考：折射波的频率、波速、波长与入射波的相等吗？为何？ 波速不同 传播方向改变 ④折射波的波速、波长均发生改变 。 平面 法线 入射角 折射角 介质1 介质2 10 三、波的衍射 1.波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。 11 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。 2.发生明显衍射现象的条件： 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。 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。 注意： 小结： 1．波的反射(1)波的反射波遇到障碍物会__返回来__继续传播的现象，叫作波的反射。(2)反射定律入射波线、法线、反射波线在__同一平面__内，且入射角__等于__反射角。如图所示。 2．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__改变__的现象，叫作波的折射。如图所示。 13 小结： 3、波的衍射1．定义：波可以绕过__障碍物__继续传播的现象。2．实验及现象(1)实验装置：在水槽里放两块挡板，中间留一个__狭缝__。(2)现象：①狭缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿__直线__传播一样，挡板后面产生“__阴影区__”。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__绕到__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__相差不多__，或者比波长__更小__时，才能观察到明显的衍射现象。 14 练一练： 1.蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索，蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征？尽可能用数量级来描述你的估算。 15 练一练： 2. 操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。走到离操场不远的教学大楼后面，听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音减弱得明显一些？为什么？ 16 练一练： 3. 如图 3.3-5，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把 M、N 两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，可以采用什么办法？ 17 练一练： 4. 若人耳听到的声波波长在毫米数量级，从衍射角度考虑，这对我们的生活有哪些影响？ 18 感谢倾听 19 Lavf58.29.100 $$