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第三章
波的反射、折射和衍射
5
會用射線解釋反射、折射現象，認識波動中構建物理模型的方法.
掌握機械波的反射和折射的特點.
重點
重難點
重點
掌握波的衍射現象和波產生明顯衍射現象的條件.
波的反射
生活中，你是否注意過水波的反射？波的反射應該遵從什么規律？
實驗：水波的反射
波反射的示意圖
介質1
介質2
一、波的反射
1.波的反射：波遇到介質界面會返回原介質繼續傳播的現象．
2.反射定律：
(1)反射線、法線與入射線在同一平面內
(2)反射線與入射線分居法線兩側
(3)反射角等于入射角
入射線
反射線
法線
入射角
反射角
在波的反射現象中，反射波與入射波的頻率相同嗎？波長相同嗎？
波的頻率由波源決定，波速由介質決定.在波的反射現象中，反射波和入射波的頻率都與波源的頻率相同；反射時波在同種介質中傳播，波速相同，由可知，波長也相同.
1.聽者A、聲源B和障礙物C在一條直線上，如圖所示.聲源在聽者和障礙物之間，距聽者12 m，距障礙物24 m，若聽者能將先后兩次發聲區別開的時間間隔是0.1 s.試通過計算，說明聽者能否把原聲和回聲區別開來？已知聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s.
答案　能　理由見解析
聲音先到達障礙物C，然后到達A的時間：
回聲測距
1.當聲源和障礙物相對靜止時
聲源
障礙物
若聲源發出聲波經過時間t 聽到回聲，聲波的傳播速度為v聲則：
2.當聲源與障礙物相向運動時，若相對速度大小為
聲源
障礙物
3.當聲源與障礙物反向運動，若相對速度大小為
聲源
障礙物
波的折射
海浪在傳播的過程中方向發生了變化
波的折射：波從一種介質傳播到另一種介質時，波的傳播方向可能發生改變的現象.一切波都會發生折射現象．
深水區
淺水區
波速大
波速小
入射線
折射線
入射角
折射角
法線
深水區
淺水區
海岸線
二、波的折射
1.在波的折射現象中，折射波與入射波的頻率相同嗎？波長相同嗎？
在波的折射現象中，折射波和入射波的頻率都與波源的頻率相同；折射現象是在不同介質中傳播，波速不同，由可知，波長也不相同.
2.波在發生折射過程中，方向一定改變嗎？
不一定，只要波從一種介質進入另一種介質，波就會發生折射，波的折射主要體現在波速和波長的變化上.
2.一列聲波在介質Ⅰ中的波長為0.2 m.當該聲波從介質Ⅰ中以某一角度傳入介質Ⅱ中時，波長變為0.6 m，如圖所示，若介質Ⅰ中的聲速是340 m/s.
(1)求該聲波在介質Ⅱ中傳播時的頻率.
答案　1 700 Hz　
聲波在介質Ⅰ中傳播時，由v1＝λ1f 得：
由于同一種聲波在不同介質中傳播時，頻率不變，所以聲波在介質Ⅱ中傳播時，頻率為1 700 Hz.
聲波在介質Ⅱ中的傳播速度為v2＝λ2f＝0.6×1 700 m/s＝1 020 m/s.
(2)求該聲波在介質Ⅱ中傳播的速度大小.
答案　1 020 m/s
波的反射和折射的比較
波現象 比較項 波的反射 波的折射 物理量決定因素
頻率 f
波速 v
波長 λ
不變
不變
不變
不變
改變
改變
由波源決定
由介質決定
由介質和波源決定
波的衍射
水波繞過石頭繼續向前傳播波
1.波的衍射：波可以繞過障礙物繼續傳播的現象.
2.發生明顯衍射現象的條件
實驗表明：只有縫、孔的寬度或
障礙物的尺寸跟波長相差不多，
或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現象．
3.波的衍射的普遍性
一切波都能發生衍射，衍射是波特有的現象．
三、波的衍射
1.如果孔比波長大的多，波就不會發生衍射現象，這種說法對嗎？
不對，一切波都能發生衍射，衍射是波特有的現象。如果孔比波長大的多時，衍射現象依然存在，只是無法觀察到明顯的衍射現象.
2.喇叭播放的音樂中，高音(頻率大)和低音(頻率小)的聲波哪個更容易繞過高墻？
聲速相同，低音的頻率小，波長長，在障礙物相同的情況下，低音更容易發生衍射現象，因此低音更容易繞過高墻.
3.(多選)下列圖中分別表示一列水波在傳播過程中遇到了小孔(A、B圖)或障礙物(C、D圖)，其中能發生明顯衍射現象的有
√
√
√
圖A、B中小孔尺寸與波長相差不多，能發生明顯衍射現象，圖D中障礙物尺寸與波長相差不多，能發生明顯衍射現象，故選A、B、D.
4.(多選)(課本第73頁第3題改編)如圖所示，擋板M是固定的，擋板N可以上下移動.現在把M、N兩塊擋板中的空隙當作一個“小孔”做水波的衍射實驗，出現了圖示中的圖樣，P點的水沒有振動起來.為了使擋板左邊的振動傳到P點，下列做法正確的是
A.適當將擋板N向上移動
B.適當將擋板N向下移動
C.減小波源的頻率
D.增大波源的頻率
√
√
要使振動傳到P點，應使衍射現象更明顯，可以適當減小孔的大小或通過減小波源頻率來增大水波的波長，故選A、C.
5.如圖所示，一小型漁港的防波堤兩端M、N相距約60 m，在防波堤后A、B兩處有兩個小船進港躲避風浪.某次海嘯引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤傳播，下列說法正確的有
A.假設波浪的波長約為10 m，則A、B兩處小船
完全不受波浪影響
B.假設波浪的波長約為10 m，則A、B兩處小船
明顯受到波浪影響
C.假設波浪的波長約為70 m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響
D.假設波浪的波長約為70 m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響
√
A、B兩處小船明顯受到波浪影響是因為水波發生明顯的衍射現象，波浪能傳播到A、B處，當縫隙MN的尺寸比波長小或跟波長差不多的時候，會發生明顯的衍射現象，故D正確.
目標一：波的反射
目標二：波的折射
目標三：波的衍射
反射定律
返回原來介質繼續傳播
三線共面
兩線分側
兩角相等
頻率、波長、波速均不變
頻率不變，波速和波長發生變化
進入另一種介質，傳播方向可能發生偏折
繞過障礙物繼續傳播
明顯衍射的條件
尺寸與波長相差不多
普遍性
尺寸比波長更小
波的反射、折射和衍射

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