3.3 波的反射、折射和衍射 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦波的反射、折射和衍射，通过刺破气球发声、钱塘江回头潮等生活现象导入，结合波面、波线等几何描述及惠更斯原理，搭建从现象到规律的学习支架，帮助学生理解反射定律、折射条件及衍射特征。 其亮点在于以惠更斯原理为核心，通过水波反射示意图、声波入水对比表格等建构物理模型，体现科学思维中的模型建构与科学推理。设置“大雪后寂静”讨论及衍射条件练习，培养科学探究能力，助力学生形成运动与相互作用观念，教师可提升教学针对性与学生学习兴趣。

3.3 波的反射、折射和衍射 思考： 1.当刺破气球后，发生了什么现象？ 2.这个声音跟什么很像？ 3.为什么会这样？ 波的几何描述 波（振）面：振动相位相同的点连成的面。 波前：最前面的波面。 平面波：（波面为平面的波） 球面波：（波面为球面的波） 波线：（波射线）波的传播方向。在各向同性媒质中，波线恒与波面垂直。 1.惠更斯原理 惠更斯原理：波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的波源，从这些点发出球面形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的包络面就是新的波前。 荷兰物理学家 惠 更 斯 C.Huygens (1629-1695) 4 1.惠更斯原理 用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面 . . . . . . . . . . . . . . . . 子波波源 t+Δt时刻的波面 t 时刻的波面 vΔt 1.惠更斯原理 用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面 . . . . . . . . . t 时刻的波面 t+Δt时刻的波面 子波波源 vΔt 1.钱塘江大潮为什么会出现回头潮？ 2.钱塘江大潮中出现的回头潮是否遵循一定的物理规律呢？ 2.如何解释波的反射规律？ 入射角i 反射角i` 平面 法线 当 水 波 遇 到 挡 板 时 会 发 生 反 射 （reflection） 2.如何解释波的反射规律？ A B a c b a` c` b` 由惠更斯原理，AB为波的一个波面；经t后，B点发射的子波到达界面处B`点，A点发射的子波到达A`点。同种介质，波速不变。 A` B` 利用惠更斯原理解释反射波的方向 9 2.如何解释波的反射规律？ 法线 平面 注意： 1. 反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同 2. 波遇到两种介质界面时，总存在反射 (1)反射线、入射线和界面的法线在同一平面内； 反射定律 (2)反射角i′等于入射角i 此处添加应用 10 讨论 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？ 讨论 机械波会发生折射吗？ 3.如何解释波的折射规律？ 入射角i 折射角r 法线 介质I 介质II 界面 一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射 3.如何解释波的折射规律？ 由惠更斯原理，AB为波的一个波面；经t后，B点发射的子波到达界面处D点，A点发射的子波到达C点。 3.如何解释波的折射规律？ 1.当v1 > v2时，i > r，即折射线偏向法线； 2.当v1 < v2时，i < r，即折射线偏离法线； 3.当垂直界面入射(i=0)时，r=0，波的传播方向不变，是折射中的特殊情况； 4.在折射中，波的频率保持不变，波速和波长都会发生变化。 波发生折射的原因：是在不同介质中波的速度不同 注意： 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 练习 一列声波从空气传入水中时，下列说法中正确的是（已知水中声速较大） A．声波频率不变，波长变小 B．声波频率不变，波长变大 C．声波频率变大，波长变大 D．声波频率变大，波长不变 B 观察思考 1.什么是波的衍射？ 2.发生明显的波的衍射条件是什么？ 3. 波的衍射 1.波绕过障碍物（或孔）的现象. 2.明显衍射条件： 障碍物或孔的尺寸小于波长或跟波长差不多. d＜ 或 d≈ =3d/10 =5d/10 =7d/10 思考：衍射中是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？ 衍射过去的波能量太少，不能观察到明显的衍射图样 19 3. 波的衍射 如何用惠更斯原理解释波的衍射现象？ 比较两图 a~ 3. 波的衍射 2.发生明显衍射的条件： 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。 3.说明： (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。 3. 波的衍射 波长越长，越容易发生衍射 22 练习 1.AC和BD是两块挡板,AB是一个孔, O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹之间距离表示一个波长,则对波经过孔之后的传播,下列描述中正确的是 A.此时能明显观察到波的衍射现象 B.挡板前后波纹距离相等 C.如果将孔AB扩大,有可 能观察不到明显衍射现象 D.如果使波源频率增大, 能更明显观察到衍射现象 【ABC】 24 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.12.100 Lavf58.33.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $