3.3 波的反射、折射和衍射 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

选修一第三章 机械波 贵港市覃塘高中 金霞 第 3节：波的反射与折射、衍射 衍射 折射 反射 1、蝙蝠在夜间活动时，它如何确定障碍物的位置呢？ 夜间它们总是爱尖叫，蝙蝠为什么要尖叫呢？ 蝙蝠的视力很差，靠嘴发出高出两万赫兹的超声波，遇到障碍物就会反射回来传到蝙蝠灵敏的耳朵里.蝙蝠通过大脑，判断出障碍物的样子或是吃还是逃。 2、医生用B超检查身体，它是怎么探测到人体内部器官是否发生病变呢？ B超仪发出超声波，B超仪接收从人体内部器官反射回来的波，来判定是否发生病变。 1、波的反射的定义： 一、波的反射现象 波在传播的过程中，遇到两种介质的界面时返回到原介质继续传播的现象叫作波的反射 人在山谷或空旷的大厅说话会听到回声，那是声波传到山崖或高墙时的反射; “余音绕梁，三日不绝”那是声波的反射 夏日的雷声轰鸣不绝，那是声波在云层界面多次反射形成的。 一、波的反射 波的反射应该遵从什么规律？ 将绳子的一段固定，在另一端将绳子甩动一次，观察绳波的移动有何特点？ 生活中，你是否注意过水波的反射？ 分界面 （1）波的反射定律：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、波的反射定律 （2）反射波与入射波它们的波长、频率、波速的相同吗？ 法线 反射波 入射波 相同 （3）波遇到两种介质界面时，总存在反射． 介质I 介质II 声呐探测 B超 倒车雷达 3、波的反射的应用： 波的反射的应用——回声测距 v声 =340m/s 人发声后经时间t听到回声， 如何计算人与山崖的距离s？ 声源、障碍物不动时, s 若波源或者障碍物在移动呢？ 1.波源向静止障碍物靠近（或障碍物向静止波源靠近） 2.波源远离静止障碍物（或障碍物远离静止波源） 波的反射的应用——回声测距 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、波的折射现象 1、定义： 界面 介质I 介质II 法线 2、波的折射定律： 入射波 折射波 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。 （2） 注：入射波与折射波它们的波长、频率、波速的相同吗？ 频率不变，波速和波长发生改变。 （1） 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． 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。 三、波的衍射 障碍物 衍——延展之意 波的衍射——波延展到“影子”区域里的现象。 阴影区 阴影区 阴影区 阴影区 波源 波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。 1.定义： 三、波的衍射 我们学过成语“隔墙有耳”，也知道“未见其人，先闻其声”的出处，你知道其中蕴含着物理原理吗？ 2.水波槽实验： 三、波的衍射 三、波的衍射 3.实验现象：在波长 一定时，不同尺寸的障碍物、缝或孔的衍射 不明显, 几乎直线传播 明显 明显 不明显 3.实验现象：在狭缝宽度d一定，不同波长的水波的衍射 λ1= 0.3d λ2= 0.5d λ3= 0.7d 明显 较明显 不明显 实验表明：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。 4.发生明显衍射的条件： （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。 日晕----光波的衍射 光波和声波谁更容易发生明显衍射现象？ 声波波长：1.7cm-----17m 光波波长：0.4um-----0.7um 声波更容易发生衍射 5.实际应用 无线电波绕过高大建筑物,声波比光波更容易发生明显衍射，主要是因为 无线电波和声波的波长较长的缘故。 声波波长：1.7cm——17m 光波波长：0.4um——0.7um 无线电波：0.3cm——3000m 典例分析 【典例1】（多选）下列说法正确的是（　　） A．衍射是一切波特有的现象 B．对同一列波，障碍物或孔越小衍射越明显 C．听到回声是声波的衍射现象 D．听到墙外人的说话声是衍射现象 ABD 典例分析 【典例2】如图所示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 D 典例分析 【典例3】如图所示，在水槽中放两块挡板，挡板中间留一个狭缝，观察水波经过狭缝后的传播情况。已知水波的波长不变，但狭缝的宽度不同，甲图狭缝较宽，乙图狭缝较窄。下列说法正确的是（　） A．机械波经过狭缝后均沿直线传播 B．甲图狭缝宽度比波长大得较多，衍射现象比较明显 C．乙图狭缝宽度跟波长相差不大，衍射现象比较明显 D．甲、乙两图中波的衍射现象均不明显 C 典例分析 【典例4】（多选）如图所示，S为波源，MN为两块挡板，其中M固定，N板可上下移动，两板中间有一块缝，此时测得A点没有发生振动，为了使A点能振动起来，可采取的方法是（ ） A.增大波源的频率 B.减小波源的频率 C.将N板上移一些 D.将N板下移一些 BC 典例分析 【典例5】如图所示，正中心O点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的 波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于 (　) A.整个区域 B.阴影Ⅰ以外的区域 C.阴影Ⅱ以外的区域 D.阴影Ⅲ以外的区域 【解析】由题图中可直观看出，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B的大小与波长长度差不多。根据波发生明显衍射的条件知，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，即可认为波沿直线传播，故Ⅰ区内水面无波形，故选项A、C、D错误；该波的波长与小孔B的大小差不多，能够发生明显的衍射，故在阴影区Ⅲ、Ⅱ之内明显存在衍射波的波形，故选项B正确。 【正确答案】B 课堂小结 Lavf58.29.100 Lavf57.62.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf57.83.100 学科网版权所有 Lavf58.29.100 EVCapture4.1.6软件录制 Lavf57.62.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$