【同步课件】3.3波的反射、折射和衍射（课件）（含视频）高二物理-人教版选择性必修第一册

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第三章 机械波第3节 波的反射、折射和衍射 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？法线分界面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． 1.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。一、波的反射3.说明：2．回声是声波的反射现象．1．夏日的雷声轰鸣不绝声波在云层界面多次反射． 声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳．人耳只能分开相差0.1s以上的声音．所以，在房间里听不到回声，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果．4.学以致用一、波的反射3.如图所示，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？一、波的反射 【分析】刚下过的雪是新鲜蓬松的，它的表面层有许多小气孔．当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大而口径小．所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部分的能量则被吸收掉了．所以不是人的活动减少了。一、波的反射一、波的反射4.《列子.汤问》里记载：秦青顾谓其友曰：“昔韩娥东之齐，匮粮，过雍门，鬻歌假食。既去而余音绕梁欐，三日不绝，左右以其人弗去。”——传说春秋战国时代，韩国有个名叫韩娥的歌唱能手，为了赞美她的歌声，有了“余音绕梁，三日不绝”这个成语。请解读“余音绕梁，三日不绝” 中的科学知识。是声波的反射，当然这里运用了夸张的表达手法。一、波的反射5.回声测距 蝙蝠在飞行时，会发出一种尖叫声，这是一种超声波信号，是人类无法听到的，因为它的音频很高。这些超声波的信号若在飞行路线上碰到其他物体，就会立刻反射回来，在接收到返回的信息之后，蝙蝠于振翅之间就完成了听、看、计算与绕开障碍物的全部过程。一、波的反射原始的捕鱼方法——叉鱼！鱼叉是直的，我们看到视频里的鱼叉插进水中是弯的,正如我们看到的水中的铅笔，这就是光的折射现象。机械波会发生折射吗？观察与思考1.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.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．二、波的折射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。（第四章《光》具体介绍）（2）当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。（3）当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。（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。（1）折射的原因：是波在不同介质中的速度不同.二、波的折射3.理解4.应用与思考：如图所示，骆驼队白天在沙漠中行走时，队伍后面的喊声，队伍前面往往听不到，而夜晚就不同，听的比较清楚，这是什么原因？提示：白天近地面的气温较高，声速较大，声速随离地面高度的增加而减小.导致声音传播方向向上弯曲；夜晚地面温度较低，声速随离地面高度的增加而增加，声波的传播方向向下弯曲，这也是在夜晚声波传播得比较远的原因．二、波的折射波的反射与折射对比表 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？三、波的衍射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。观察与思考1.定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。三、波的衍射2.水波槽实验：三、波的衍射3.实验现象：在狭缝宽度d一定，不同波长的水波的衍射λ1= 0.3dλ2= 0.5dλ3= 0.7d明显较明显不明显三、波的衍射实验表明：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：三、波的衍射（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。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三、波的衍射无线电波：0.3cm——3000m5.实际应用课堂小结01波的反射02波长折射03波的衍射波从一种介质射入另一种介质时，传播方向会发生改变，这种现象叫波的折射。波可以绕过障碍物继续传播的现象只有缝、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。【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【正确答案】ABD【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【正确答案】D【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【正确答案】C【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【正确答案】BC【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【正确答案】B【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。