3.4 波的反射与折射 3.5 波的干涉与衍射 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦波的反射、折射、干涉与衍射核心内容，从定义与生活现象切入，如反射的镜面与漫反射实例，折射的筷子弯折现象，通过叠加原理衔接干涉、衍射，构建从现象到规律的学习支架。 其亮点在于融合物理观念（波速、频率关系）与科学思维（模型建构、推理），结合例题（如枪声反射路径计算、声波折射速度波长推导）及口诀总结规律，助力学生深化理解，教师可高效开展教学。

3.4波的反射、折射 3.5干涉与衍射 CONTENTS 目录 01 波的反射与折射 02 波的干涉与衍射 波的反射与折射 01 仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而 1.定义： 波在传播的过程中，遇到两种介质的界面时返回到原介质的界面时返回到原介质继续传播的现象 2.入射角（ i ）和反射角（ i’ ）： （1）入射波的波线与平面法线 的夹角i叫做入射角。 入射角 i’ 反射角 i （2）反射波的波线与平面法线的 夹角i’叫做反射角。 仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而 3.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。 记忆小口诀：三线共面，两线分居，两角相等 仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而 （1）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。 λ1=λ2 f1=f2 v1=v2 注意： （2）波遇到两种介质界面时，总存在反射。 镜面反射与漫反镜面反射（如平静湖面）使平行光平行反射，成像清晰；漫反射（如墙面）让光向各方向散射，使物体能被多角度观察射的区别 例题1．甲、乙两人并排站在一堵墙前面，两人相距2a，距离墙均为a。当甲向前开了一枪后，乙在时间t后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为(　　) A．听不到 B．甲开枪3t后 C．甲开枪2t后 D．甲开枪t后 C　解析：甲、乙二人及墙的位置如图所示，乙听到的第一声枪响必然是甲开枪的声音直接传到乙的耳中，故t＝；乙听到的第二声枪响是墙反射的枪声，其传播路径如图中AC和CB所示，由几何关系可得AC＝CB＝2a，故第二声枪响传到乙的耳中所用 时间为t′＝＝＝2t，故选C。 波的折射：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生偏折的现象 1.定义： 界面 介质I 介质II 法线 2.折射角（r）： （2）折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角。 （1）入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角。 波的折射核心概念 3.理解： （1）折射的原因：是波在不同介质中的速度不同. （2）传播速度减小时，折射线折向法线。 （3）传播速度增大时，折射线折离法线。 （4）当垂直界面入射时，传播方向不改变。 （5）折射时，波的频率不变，波速和波长都发生改变。 波的折射本质原因 波速变化导致传播方向改变 光从空气斜射入水中时，波速从约3×10⁸m/s降至2.25×10⁸m/s，传播方向向法线偏折，如筷子在水中“弯折”现象。 波阵面与界面作用差异 当平面波斜入射两种介质界面，波阵面上各点到达界面时间不同，先到达的点速度变慢，后到达的点仍以原速传播，导致波阵面偏转。 惠更斯原理的波前重构 根据惠更斯原理，入射波阵面上各点作为子波源，在新介质中发出半球面子波，新波前为子波包络面，因波速不同使新波前方向改变。 例题2．一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m。当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示。若介质Ⅰ中的波速是340 m/s。求： (1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率； (2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度大小。 解析：(1)声波在介质Ⅰ中传播时，由v＝λf得f＝＝ Hz＝1 700 Hz， 由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率也为1 700 Hz。 (2)由v＝λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为v2＝λ2f＝0.6×1 700 m/s＝1 020 m/s。 答案：(1)1 700 Hz　(2)1 020 m/s 一.波的反射 波在传播的过程中，遇到两种介质的界面时返回到原介质的界面时返回到原介质继续传播的现象 2.波的反射规律： 1.波的反射现象： 三线共面，两线分居，两角相等 二.波的折射 3.波的折射现象： 波在传播过程中，从一种介质进入到另一种介质时，波的传播方向发生偏折的现象 4.波长波速的关系： 在折射过程中，波的频率保持不变，波速和波长都会发生变化，根据公式v=λ · f 当波进入新的介质后，若波速增大，则波长变大；若波速减小，则波长减小 波的干涉与衍射 02 波的叠加原理 叠加原理的核心内涵 多列波在同一介质中相遇时，各波保持原有特性传播，某点位移为各波单独引起位移的矢量和，如两列水波相遇时峰谷叠加现象。 1．波叠加时的特点 (1)位移是几列波分别产生的位移的矢量和。 (2)各列波独立传播。 2．波的叠加原理理解 波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是几个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。如图甲所示，两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大；如图乙所示，两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。　　　　　　　　　 例题3．（多选）甲、乙两列简谐横波在同一均匀介 质中沿x轴相向传播，波速均为2 m/s。 t＝0时刻二者在x＝2 m处相遇，波形 图如图所示。关于平衡位置在x＝2 m 处的质点P，下列说法正确的是(　　)  A．t＝0.5 s时，P偏离平衡位置的位移为0 B．t＝0.5 s时，P偏离平衡位置的位移为－2 cm C．t＝1.0 s时，P向y轴正方向运动 D．t＝1.0 s时，P向y轴负方向运动 BC　解析：由于两波的波速均为2 m/s，则t＝0.5 s时，题图所示平衡位置在x＝1 m处和x＝3 m处两质点的振动形式传到P点处，则由波的叠加可知，t＝0.5 s时，P偏离平衡位置的位移为－2 cm，A错误，B正确；与AB项分析同理，t＝1 s时，题图所示平衡位置在x＝0处和x＝4 m处两质点的振动形式(均向y轴正方向运动)传到P点处，根据波的叠加可知，t＝1 s时，P向y轴正方向运动，C正确，D错误。 在水中，使两个振子以相同的频率、相同的振动方向发生振动，产生两列相同的波，仔细观察在两列波的重叠区域所发生的现象。 波的干涉现象 1．对波的干涉现象的理解 (1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。 (2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列波的频率相同，如果两列波的频率不相等，在相遇的区域里不同时刻各质点叠加的结果不相同，看不到稳定的干涉图样。 (3)振动加强的点和振动减弱的点始终以振源的频率振动，其振幅分别为两列波的振幅之和与振幅之差(若是振动减弱点，振幅可为零)，但其位移随时间发生变化。 (4)振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移为零。 (5)振动减弱的点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波的振幅之差。如果两列波的振幅相同，则振动减弱点总是处于静止状态，并不振动。 ② Δs＝__________ (k＝0,1,2，…)时为振动减弱点． 若两波源振动步调相反，则上述结论相反． 干涉的条件：两列波的频率相同，振动方向在同一直线上，相位差恒定． 判断加强点和减弱点的方法(振动频率相同、振动情况相同的两列波叠加)： ① Δs＝|s2－s1|＝_______ (k＝0,1,2，…)时为振动加强点； kλ (2k＋1) 现象判断法 若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为振动加强点；若某点总是波峰与波谷相遇，则为振动减弱点；若某点是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播T，看该点是波峰和波峰(波谷与波谷)相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判断该点是振动加强点还是减弱点。 例题4．如图所示，在x轴上x＝0和x＝13.25 m处两个振源在t＝0时刻同时起振，经过0.75 s形成图中所示波形甲和乙，则两列波的周期之比＝______，两列波相遇后______(选填“能”或“不能”)发生干涉现象，在 t＝___s时，x＝7.5 m处的质点第一次到达正向最大位移处。 解析：根据图像可得v甲＝＝ m/s＝4 m/s，v乙＝＝ m/s＝4 m/s，根据v＝，可得T甲＝＝ s＝0.5 s，T乙＝＝ s＝0.75 s，可得T甲∶T乙＝2∶3；波发生干涉的条件是两列波频率相等，由上可知两列波的频率不同，所以不能发生干涉现象；根据波的平移可知，从题图所示的时刻开始，甲波的波峰到达x＝7.5 m处所需的时间为Δt甲＝＝ s＝1.25 s，乙波的波峰到达x＝7.5 m处所需的时间为Δt乙＝＝ s＝1.25 s，由此可知，t＝0.75＋1.25 s＝2 s时两列波的波峰同时到达x＝7.5 m处，根据波的叠加可知此时该质点第一次到达正向最大位移处。 答案：2∶3　不能　2 理解 (1)衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射． (2)波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，不会出现“不发生衍射现象”的说法． (3)波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况． 产生明显衍射现象的条件：缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小． 波的衍射现象 例题5．(多选)下列四种情况，能够使声波发生明显衍射的是(　　) A．声源频率为330 Hz，声速为340 m/s，障碍物尺寸为60 m×60 m B．声源频率为330 Hz，声速为1 500 m/s，障碍物尺寸为60 m×60 m C．声源频率为300 Hz，在空气中传播，障碍物尺寸为1 m×1 m D．声源频率为300 Hz，声速为1 500 m/s，障碍物尺寸为1 dm×1 dm CD　解析：由λ＝，得λA＝1.03 m，λB＝4.55 m，λC＝1.13 m，λD＝5 m，根据障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长更小时能发生明显衍射，可知C、D正确。 THE END 谢谢 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $