摘要:
本讲义聚焦机械波的反射与折射核心知识点,系统梳理反射(波遇分界面返回)和折射(波入新介质方向改变)的定义、规律,包括反射定律(三线共面、分居法线、反射角等于入射角,波速频率波长不变)和折射定律(三线共面、分居法线,sin i/sin γ=v1/v2,频率不变,波速波长改变),作为机械波学习的重要支架,衔接波的传播规律与后续干涉衍射内容。
该资料特色在于融合科学思维与科学探究,通过类比声与光的反射折射建构模型,结合水波实验培养基于证据的探究能力。设置随学随练(如判断反射折射波的波长频率)、生活实例分析(雷声轰鸣、海浪垂直海岸),课中助力教师突破重难点,课后通过基础通关和素养提升题帮助学生巩固应用,深化运动与相互作用观念。
内容正文:
第三章
机械波
4.波的反射与折射
课标要点
1.通过观察波的反射、折射现象,理解这些现象都是波与介质相互作用的结果,体现了物质的运动与相互作用的观念,为进一步建立能量观念提供支撑。
2.通过类比声与光的反射和折射,研究波的反射和折射现象,渗透了模型建构与质疑创新的思想,促进了学生科学思维素养的培养。
3.通过进行水波的相关实验,经历基于证据得出结论的过程,提升学生的科学探究素养。
学习重难点
重点:了解波的反射和折射现象,掌握波的反射和折射规律
难点:应用反射和折射原理,解释生活中的反射和折射现象
写
知识点1 波的反射
1、波的反射的定义:当波传播到两种介质的分界面时,一部分返回来继续传播的现象。
2、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。
(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。
3、对波的反射的特点
(1)入射角与反射角:
入射角:入射线与法线的夹角,如图中的α。
反射角:反射线与法线的夹角,如图中的β。
(2)反射规律:
①波又回到原介质中。
②β=α。
③反射线、法线与入射线,三线共面,且反射线与入射线分居法线两侧。
随学随练.
.图中1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线,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
知识点2波的折射
1、波的折射定义: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。(同初中光的折射)。
2、波的折射定律: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。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在介质I中的波速与波在介质Ⅱ中的波速之比,即。
(1)当时,,折射波线偏向法线。
(2)当时,,折射波线偏离法线。
(3)当垂直界面入射(i=0)时,γ=0,波的传播方向不改变,是波的折射中的特殊情况。
3、折射角(γ):折射波的波线与两介质界面法线的夹角γ叫作折射角,如图。
随学随练.
题型1 波的反射
(多选)下列叙述中属于波的反射现象的是( )
A.夏日的雷声有时会轰鸣不绝
B.隔墙有耳
C.在空房间里讲话,会感到声音更响
D.水波从深水区进入浅水区传播方向发生改变
活学活用
.以下关于波的认识,不正确的是( )
A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的反射原理
B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的
C.超声雷达的工作原理是利用波的折射
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象
题型 波的折射
一列波以60°的入射角入射到两种介质的界面,反射波线刚好与折射波线垂直,若入射波的波长为0.6m,=1.732,则反射波和折射波的波长分别为( )
A.0.6m,0.35m B.0.6m,0.6m
C.0.35m,0.6m D.0.35m,0.35m
活学活用
(多选)以下关于波的认识,正确的是( )
A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的反射原理
B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的
C.超声波雷达的工作原理是利用波的折射
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象
。
基础通关
1.(多选)下列说法正确的是( )
A.波发生反射时,频率不变,波速变小,波长变短
B.波发生反射时,频率、波长、波速均不变
C.波发生折射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化
D.波发生折射时,波的频率、波长、波速均发生变化
2.在海边游玩时我们会发现一个有趣的现象,平直的海浪从深水区传向海岸时,不管海岸线怎样的蜿蜒曲折,最终波速总是趋向于与海岸线垂直,海浪垂直拍打在沙滩上。这是因为水波速度在浅水区变小从而导致水波的传播方向发生改变,这种现象为波的( )
A.折射 B.反射 C.干涉 D.衍射
3.以下关于波的认识,正确的是( )
A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的折射原理
B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的
C.雷达的工作原理是利用波的反射
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向,是波的折射现象
4.如图所示,分别为时平面波的波面,下列说法正确的是( )
A.波面A和波面B互相平行
B.波面A上的各个质点的振动情况不一定相同
C.波面B上的各个质点的振动情况不一定相同
D.波面A上的各个质点的振动情况相同,波面B上的各个质点的振动情况也相同
5.以下关于波的认识,正确的是( )
A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的折射原理
B.隐形飞机表面涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的
C.雷达利用了波的反射
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象
6.关于波的反射与折射,下列说法正确的是( )
A.波发生反射时,波的频率不变,波速大小变小,波长变短
B.波发生反射时,波的频率、波长、波速大小均不变
C.波发生折射时,波的频率、波长、波速大小均发生变化
D.波发生折射时,波的频率发生改变,但波长、波速大小不变
7.在回音壁一端贴墙小声说话,一、二百米远的墙的另一端可以听得一清二楚。这种现象属于机械波的( )
A.干涉 B.衍射 C.折射 D.反射
8.波的反射
(1)反射现象:波遇到障碍物会 继续传播的现象。
(2)反射规律:反射线、法线与入射线在 ,反射线与入射线分居 ,反射角 入射角。
9.如图 (选填“a”或“b”)所示是水波的反射现象。机械波发生折射时,传播方向发生改变,但 (选填“波速”、“波长”或“频率”)不变。
素养提升
1.波是传递能量的一种方式。某一简谐波的振幅为A、圆频率为(在波传播过程中保持不变),用表示波在传播过程中的平均能量密度,即单位体积内具有的能量,则有,(为介质的密度);用I表示波在传播过程中的能流密度,即单位时间内流过垂直传播方向的单位面积上的平均能量。若不计传播过程中的能量损耗,该简谐波沿直线传播的速度为v,则有( )
A. B.
C. D.
2.关于振动与波,下列说法正确的是( )
A.在两种介质的分界面处,先发生波的反射,后发生波的折射
B.在地球上测量出星球上某些元素发出的光波频率,若其小于地球上这些元素静止时的发光频率,则利用多普勒效应可以推知该星球在靠近地球
C.空气中产生的声波是纵波,纵波中的质点振动方向与波的传播方向垂直
D.某弹簧振子的振动方程为,则在时刻,振子的速度为零
3.人类生活的陆地被海洋紧密环绕着,美丽而神秘的大海中生活着许多海洋动物,部分海洋生物有着独特的交流方式,如海豚采用发射频率高达150000Hz的超声波和同类进行交流、探路和躲避天敌。已知超声波在海水中的传播速度约为1500m/s,下列说法正确的是( )
A.超声波从海水传播到空气中时,频率增大
B.在同一介质中,超声波的传播速度比次声波快
C.海豚用超声波探路是利用了波的干涉原理
D.超声波在海水中的波长约为0.01m
4.对于波的折射现象下列说法正确的是( )
A.当入射速度小于折射速度时,折射后波长变大
B.当波垂直于界面入射时,传播方向不改变,波速和波长都不改变
C.在波的折射中,波的频率不改变,波速和波长都发生改变
D.波发生折射时一定不会发生反射现象
5.已知声波在空气和水中的传播速度大小分别为340m/s和1500m/s。类比光的传播规律可知,当声波从 斜射入 中时可能发生全反射现象,临界角约为 °(保留3位有效数字)。
迁移创新
天空有近似等高的浓云层。为了测量云层的高度,在水平地面与观测者距离为d=3.0km处进行一次爆炸实验,观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差Δt=6.0s,试估算云层下表面距水平地面的高度。(已知空气中的声速v=km/s)
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第三章
机械波
4.波的反射与折射
课标要点
1.通过观察波的反射、折射现象,理解这些现象都是波与介质相互作用的结果,体现了物质的运动与相互作用的观念,为进一步建立能量观念提供支撑。
2.通过类比声与光的反射和折射,研究波的反射和折射现象,渗透了模型建构与质疑创新的思想,促进了学生科学思维素养的培养。
3.通过进行水波的相关实验,经历基于证据得出结论的过程,提升学生的科学探究素养。
学习重难点
重点:了解波的反射和折射现象,掌握波的反射和折射规律
难点:应用反射和折射原理,解释生活中的反射和折射现象
写
知识点1 波的反射
1、波的反射的定义:当波传播到两种介质的分界面时,一部分返回来继续传播的现象。
2、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。
(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。
3、对波的反射的特点
(1)入射角与反射角:
入射角:入射线与法线的夹角,如图中的α。
反射角:反射线与法线的夹角,如图中的β。
(2)反射规律:
①波又回到原介质中。
②β=α。
③反射线、法线与入射线,三线共面,且反射线与入射线分居法线两侧。
随学随练.
.图中1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线,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
答案 D
解析 波线1、2都在介质a中,故1、2的频率、波速、波长均相等,A、B错;波线1、3是在两种不同介质中,波速不同,但波源没变,因而频率相等,波速改变,由λ=得波长改变,故C错,D对
知识点2波的折射
1、波的折射定义: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。(同初中光的折射)。
2、波的折射定律: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。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在介质I中的波速与波在介质Ⅱ中的波速之比,即。
(1)当时,,折射波线偏向法线。
(2)当时,,折射波线偏离法线。
(3)当垂直界面入射(i=0)时,γ=0,波的传播方向不改变,是波的折射中的特殊情况。
3、折射角(γ):折射波的波线与两介质界面法线的夹角γ叫作折射角,如图。
随学随练.
1.关于波的反射与折射,下列说法正确的是( )
A.波发生反射时,波的频率不变,波速大小变小,波长变短
B.波发生反射时,波的频率、波长、波速大小均不变
C.波发生折射时,波的频率、波长、波速大小均发生变化
D.波发生折射时,波的频率发生改变,但波长、波速大小不变
【答案】B
【详解】AB.波发生反射时,波在同一种介质中传播,波的频率、波长、波速大小均不变,故A错误,B正确;
CD.波发生折射时,波速发生变化,波的频率由波源决定,则波的频率不变,波长发生变化,故CD错误。
故选B。
题型1 波的反射
(多选)下列叙述中属于波的反射现象的是( )
A.夏日的雷声有时会轰鸣不绝
B.隔墙有耳
C.在空房间里讲话,会感到声音更响
D.水波从深水区进入浅水区传播方向发生改变
【答案】AC
【详解】A.夏日的雷声有时会轰鸣不绝,这是波在传播过程中遇到障碍物会返回原介质继续传播的波的反射现象,故A正确;
B.隔墙有耳,这是波可以绕过障碍物继续传播的衍射现象,故B错误;
C.在空房间里讲话,会感到声音更响,这是波在传播过程中遇到障碍物会返回原介质继续传播的波的反射现象,故C正确;
D.水波从深水区进入浅水区传播方向发生改变,这是波的折射现象,故D错误。
故选AC。
活学活用
.以下关于波的认识,不正确的是( )
A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的反射原理
B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的
C.超声雷达的工作原理是利用波的折射
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象
答案 C
解析 潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,利用了波的反射原理,A正确;隐形飞机隐形的原理是通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量,使雷达等防空探测器无法发现,可在隐形飞机机身表面涂高效吸收电磁波的物质,或使用吸收雷达电磁波的材料,或利用自身怪异的外形改变反射电磁波的方向,这样在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,使得隐形飞机很难被发现,B正确;超声雷达发射超声波,然后根据被障碍物反射回的波判断状况,即利用波的反射,C错误;水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象,D正确.
题型 波的折射
一列波以60°的入射角入射到两种介质的界面,反射波线刚好与折射波线垂直,若入射波的波长为0.6m,=1.732,则反射波和折射波的波长分别为( )
A.0.6m,0.35m B.0.6m,0.6m
C.0.35m,0.6m D.0.35m,0.35m
【答案】A
【详解】反射波与入射波在同一介质中传播,波速和频率都相同,由波速公式可知,两波的波长相同,即反射波的波长为0.6m;已知入射角为60°,根据反射定律得到反射角为60°,由题可知,反射波线刚好与折射波线垂直,则折射角为30°,设入射波的波长为λ0,折射波的波长为λ,频率为f,根据折射定律有
解得
故选A。
活学活用
(多选)以下关于波的认识,正确的是( )
A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的反射原理
B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的
C.超声波雷达的工作原理是利用波的折射
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象
【答案】ABD
【详解】A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,声呐采用的是超声波,超声波的方向性好,遇到障碍物容易反射。故A正确;
B.隐形飞机的原理是:通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量,使雷达等防空探测器无法早期发现,所以隐形飞机可能在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质,使用吸收雷达电磁波材料,在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,很难被发现。故B正确;
C.雷达的工作原理是利用波的反射。故C不正确;
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象。故D正确。
故选ABD。
。
基础通关
1.(多选)下列说法正确的是( )
A.波发生反射时,频率不变,波速变小,波长变短
B.波发生反射时,频率、波长、波速均不变
C.波发生折射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化
D.波发生折射时,波的频率、波长、波速均发生变化
答案 BC
解析 波发生反射时,在同一种介质中运动,因此波长、波速和频率都不发生变化;波发生折射时,频率不变,波速和波长均发生变化,故B、C正确,A、D错误.
2.在海边游玩时我们会发现一个有趣的现象,平直的海浪从深水区传向海岸时,不管海岸线怎样的蜿蜒曲折,最终波速总是趋向于与海岸线垂直,海浪垂直拍打在沙滩上。这是因为水波速度在浅水区变小从而导致水波的传播方向发生改变,这种现象为波的( )
A.折射 B.反射 C.干涉 D.衍射
【答案】A
【详解】根据折射的定义知,海浪从深水区传向海岸时,水波速度在浅水区变小,从而导致水波的传播方向发生改变的现象为波的折射。
故选A。
3.以下关于波的认识,正确的是( )
A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的折射原理
B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的
C.雷达的工作原理是利用波的反射
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向,是波的折射现象
【答案】BCD
【详解】A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,声呐采用的是超声波,利用的是超声波的方向性好,遇到障碍物容易反射,故A错误;
B.隐形飞机的原理是通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量,使雷达等防空探测器无法早期发现,所以隐形飞机可能在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质,使用吸收雷达电磁波材料,在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,很难被发现,故B正确;
C.雷达的工作原理是利用波的反射,故C正确;
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向,是波的折射现象,故D正确。
故选BCD。
4.如图所示,分别为时平面波的波面,下列说法正确的是( )
A.波面A和波面B互相平行
B.波面A上的各个质点的振动情况不一定相同
C.波面B上的各个质点的振动情况不一定相同
D.波面A上的各个质点的振动情况相同,波面B上的各个质点的振动情况也相同
【答案】AD
【详解】A.无论怎样的波,波线始终和波面垂直,故平面波面A和平面波面B互相平行,故A正确;
BCD.根据惠更斯原理可知,波面A上的各个质点的振动情况相同,波面B上的各个质点的振动情况也相同,故BC错误,D正确,
故选AD。
5.以下关于波的认识,正确的是( )
A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的折射原理
B.隐形飞机表面涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的
C.雷达利用了波的反射
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象
【答案】BCD
【详解】A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,声呐采用的是超声波,超声波的方向性好,遇到障碍物容易反射,故A错误;
B.隐形飞机在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质,使雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,很难被发现,故B正确;
C.雷达利用了波的反射,故C正确;
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象,故D正确。
故选BCD。
6.关于波的反射与折射,下列说法正确的是( )
A.波发生反射时,波的频率不变,波速大小变小,波长变短
B.波发生反射时,波的频率、波长、波速大小均不变
C.波发生折射时,波的频率、波长、波速大小均发生变化
D.波发生折射时,波的频率发生改变,但波长、波速大小不变
【答案】B
【详解】AB.波发生反射时,波在同一种介质中传播,波的频率、波长、波速大小均不变,故A错误,B正确;
CD.波发生折射时,波速发生变化,波的频率由波源决定,则波的频率不变,波长发生变化,故CD错误。
故选B。
7.在回音壁一端贴墙小声说话,一、二百米远的墙的另一端可以听得一清二楚。这种现象属于机械波的( )
A.干涉 B.衍射 C.折射 D.反射
【答案】D
【详解】在回音壁一端贴墙而立说话,声音会沿着墙壁传到一二百米的另一端属于机械波的反射。
故选D。
8.波的反射
(1)反射现象:波遇到障碍物会 继续传播的现象。
(2)反射规律:反射线、法线与入射线在 ,反射线与入射线分居 ,反射角 入射角。
【答案】(1)返回来
(2) 同一平面内 法线两侧 等于
【详解】(1)波遇到障碍物会返回来继续传播的现象,称为反射现象。
(2)[1][2][3]反射定律即反射线、法线与入射线在同一平面内,反射线与入射线分居法线两侧,反射角等于入射角。
9.如图 (选填“a”或“b”)所示是水波的反射现象。机械波发生折射时,传播方向发生改变,但 (选填“波速”、“波长”或“频率”)不变。
【答案】 a 频率
【详解】[1]反射光线与入射光线关于法线对称,所以图a所示是水波的反射现象。
[2] 机械波发生折射时,传播方向发生改变,但频率不变。
素养提升
1.波是传递能量的一种方式。某一简谐波的振幅为A、圆频率为(在波传播过程中保持不变),用表示波在传播过程中的平均能量密度,即单位体积内具有的能量,则有,(为介质的密度);用I表示波在传播过程中的能流密度,即单位时间内流过垂直传播方向的单位面积上的平均能量。若不计传播过程中的能量损耗,该简谐波沿直线传播的速度为v,则有( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】设时间内流过垂直传播方向面积上的波,根据其物理意义知,能流密度
故选A。
2.关于振动与波,下列说法正确的是( )
A.在两种介质的分界面处,先发生波的反射,后发生波的折射
B.在地球上测量出星球上某些元素发出的光波频率,若其小于地球上这些元素静止时的发光频率,则利用多普勒效应可以推知该星球在靠近地球
C.空气中产生的声波是纵波,纵波中的质点振动方向与波的传播方向垂直
D.某弹簧振子的振动方程为,则在时刻,振子的速度为零
【答案】D
【详解】A.在两种介质的分界面处,波的反射和波的折射可以同时发生,故A错误;
B.地球上测量出星球上某些元素发出的光波频率,若其小于地球上这些元素静止时的发光频率,则利用多普勒效应可以推知该星球在远离地球,故B错误;
C.空气中产生的声波是纵波,纵波中的质点振动方向与波的传播方向在同一直线,可能同向也可能反向,故C错误;
D.某弹簧振子的振动方程为
将代入,解得
振子位于最大位移处,速度为零,故D正确。
故选D。
3.人类生活的陆地被海洋紧密环绕着,美丽而神秘的大海中生活着许多海洋动物,部分海洋生物有着独特的交流方式,如海豚采用发射频率高达150000Hz的超声波和同类进行交流、探路和躲避天敌。已知超声波在海水中的传播速度约为1500m/s,下列说法正确的是( )
A.超声波从海水传播到空气中时,频率增大
B.在同一介质中,超声波的传播速度比次声波快
C.海豚用超声波探路是利用了波的干涉原理
D.超声波在海水中的波长约为0.01m
【答案】D
【详解】A.超声波从海水传播到空气中时,频率不变,故A错误;
B.在同一介质中,超声波的传播速度与次声波的相同,故B错误;
C.海豚用超声波探路是利用了波的反射原理,故C错误;
D.超声波在海水中的波长约为
故D正确。
故选D。
4.对于波的折射现象下列说法正确的是( )
A.当入射速度小于折射速度时,折射后波长变大
B.当波垂直于界面入射时,传播方向不改变,波速和波长都不改变
C.在波的折射中,波的频率不改变,波速和波长都发生改变
D.波发生折射时一定不会发生反射现象
【答案】AC
【详解】AC.波从一种介质进入另一种介质时周期频率是不变的,则当入射速度小于折射速度时,根据,折射后波长变大,即在波的折射中,波的频率不改变,波速和波长都发生改变,选项AC正确;
B.当波垂直于界面入射时,传播方向不改变,但波速和波长都要改变,选项B错误;
D.波发生折射时也可以在两种介质界面上发生反射现象,故D错误。
故选AC。
5.已知声波在空气和水中的传播速度大小分别为340m/s和1500m/s。类比光的传播规律可知,当声波从 斜射入 中时可能发生全反射现象,临界角约为 °(保留3位有效数字)。
【答案】 空气 水 13.1
【详解】[1][2]根据题意,声波在空气中的传播速度为340m/s,在水中的传播速度为1500m/s,类比光的全反射现象,声波从传播速度较慢的介质(空气)斜射入传播速度较快的介质(水)中时,可能发生全反射现象。
[3]类比光的折射时的折射率,可得声波的空气中的相对折射率
则发生全反射时的临界角
查表可得C=13.1°
迁移创新
天空有近似等高的浓云层。为了测量云层的高度,在水平地面与观测者距离为d=3.0km处进行一次爆炸实验,观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差Δt=6.0s,试估算云层下表面距水平地面的高度。(已知空气中的声速v=km/s)
【答案】2.0×103m
【详解】如图所示
A表示爆炸处,O表示观测者所在处,h表示云层下表面距水平地面的高度,用t1表示爆炸声直接传到O处所经时间,则有
用t2表示爆炸声经云层反射到O处所经时间,因为入射角等于反射角,则有,
代入数值得
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