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(共22張PPT)
第
節
3
波的反射、折射和衍射
高中物理 選擇性必修第一冊
第三章
問題
我們知道，聲音在傳播過程中，遇到障礙物時會發生反射。對著遠處的峭壁大喊一聲會聽到回聲，就是聲波在峭壁上反射的結果。機械波在傳播過程中經常會遇到障礙物或者兩種介質的界面，或者與其他的波相遇，此時會產生怎樣的現象呢？
？
當機械波在傳播過程中從一種介質進入另一種不同介質時，機械波會同時發生反射和折射現象.
波速慢介質
波速慢介質
波速快介質
波速快介質
一、波的反射
一、波的反射
法線
分界面
2.反射定律：入射線、法線、反射線在同一平面內，入射線與反射線分
居法線兩側，反射角等于入射角。
（1）反射波的波長、頻率、波速都跟入射波相同．
（2）波遇到兩種介質界面時，總存在反射．
1.定 義：當波傳播到兩種介質的分界面時，一部分返回繼續傳播的現象。
3.反射定律的理解：
沿垂直界面方向作一條虛線表示法線；
沿水波的入射方向作一條射線表示入射線；
沿水波的反射方向作一條射線表示反射線。
一、波的反射
（1）夏日的雷聲轟鳴不絕．
聲波在云層界面多次反射
（2）空房間里講話聽不到回聲但聲音很響．
聲波在空房間里發生反射時，由于距離近，原聲與回聲幾乎同時到達人耳．人耳只能分辨相差0.1s以上的聲音．所以，在房間里聽不到回聲，但聲音很響。
4、生活中的波的反射現象．
（3）大雪過后，萬籟俱靜
當聲波傳到蓬松的雪面時僅有少部分波的能量能反射回來，大部分的能量則被吸收掉了．
一、波的反射和折射
【例1】某雷達站正在跟蹤一架飛機，此時飛機正朝著雷達站方向勻速飛來，某一時刻雷達發出一個無線電脈沖，經200μs后收到反射波；隔0.8s后再發出一個脈沖，經198μs收到反射波，已知無線電波傳播的速度為c=3×108m/s，遠大于飛機的飛行速度v。則v應為（ ）
A.1500m/s
B.750m/s
C.375m/s
D.以上數據都不對
C
水波的折射實驗
二、波的折射
1.定義：波從一種介質進入另一種介質時，波的傳播方向發生了改變的現象叫做波的折射。
2.折射定律：入射線、法線、折射線在同一平面內，入射線與折射線分居法線兩側．
界面
介質I
介質II
法線
入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質中的速度跟波在第二種介質中的速度之比。（第四章《光》具體介紹）
二、波的折射
（2）傳播速度減小時，折射線折向法線。
（3）傳播速度增大時，折射線折離法線。
（4）當垂直界面入射時，傳播方向不改變。
（5）折射時，波的頻率不變，波速和波長都發生改。
（1）折射的原因：是波在不同介質中的速度不同。
3.理解
二、波的折射
如圖所示，駱駝隊白天在沙漠中行走時，隊伍后面的喊聲，隊伍前面往往聽不到，而夜晚就不同，聽的比較清楚，這是什么原因？
4 .理解生活中的波的折射現象
夜晚聲波傳播路徑
白天聲波傳播路徑
二、波的折射
波現象 波的反射 波的折射
傳播方向
頻率f
波速v
波長λ
波的反射、折射現象中各物理量的變化
不變
不變
不變
不變
改變
改變
改變 θ反＝θ入
改變 θ折≠θ入
反射和折射是波的普遍性質，以后學到的光波和其他電磁波也具有這種性質.
入射波
反射波
折射波
二、波的折射
蝙蝠利用了聲波的反射來感知昆蟲位置
二、波的折射
【例2】圖中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則(　　)
A.2與1的波長、頻率相等，波速不等
B.2與1的波速、頻率相等，波長不等
C.3與1的波速、頻率、波長均相等
D.3與1的頻率相等，波速、波長均不等
D
【看圖，猜一個成語】
“隔墻有耳”這一成語中蘊含著物理學中“波的衍射”原理
三、波的衍射
水波在遇到小障礙物或者小孔時，能繞過障礙物或穿過小孔繼續向前傳播，我們把這種現象叫作波的衍射。
小孔
水波繞過障礙
三、波的衍射
波衍射的條件
實驗一：保持水波的波長不變，改變窄縫的寬度
結論：波長一定，減小窄縫的寬度，能觀察到明顯的衍射現象。
窄縫的正后方
水波區
向外擴張
三、波的衍射
實驗二：保持窄縫的寬度不變，改變水波的波長
結論:縫寬一定，波長越接近窄縫的寬度，水波的衍射現象越明顯。
波衍射的條件
三、波的衍射
波衍射的條件
進一步實驗表明，當縫、孔的寬度或者障礙物的尺寸跟波長相近或者比波長更小時，能觀察到明顯的衍射現象。
不只是機械波，一切波都能發生衍射，衍射是波特有的現象。
練習1.一列波在傳播過程中通過一個障礙物，發生了一定程度的衍射，一定能使衍射現象更明顯的措施是(　　)
A．增大障礙物尺寸，同時增大波的頻率
B．增大障礙物尺寸，同時減小波的頻率
C．縮小障礙物尺寸，同時增大波的頻率
D．縮小障礙物尺寸，同時減小波的頻率
分析：發生明顯衍射的條件是障礙物或孔、縫的尺寸比波長小或相差不多，所以縮小障礙物的尺寸可以使衍射明顯。又因為v＝λ/f，當波速一定時，減小頻率則波長增大，所以選D.
D
練習2.一列聲波在空氣中的波長為0.2 m．當該聲波從空氣中以某一角度傳入介質Ⅱ中時，波長變為0.6 m，如圖5所示，若空氣中的聲速是340 m/s.求：
(1)該聲波在介質Ⅱ中傳播時的頻率；
(2)該聲波在介質Ⅱ中傳播的速度；
(3)若聲波垂直進入介質Ⅱ，經0.4 s返回空氣，則介質Ⅱ的深度為多少？
練習3.圖中1、2、3分別代表入射線、反射線、折射線,則（ ）
A．2與1對應的波的波長、頻率相等，波速不等
B．2與1對應的波的波速、頻率相等，波長不等
C．3與1對應的波的波速、頻率、波長均相等
D．3與1對應的波的頻率相等，波速、波長均不等
分析：1、2對應的波都在介質a中傳播，故1、2對應的波的頻率、波速、波長均相等，A、B錯誤；1、3對應的波是在兩種不同的介質中傳播，波速不同，但波源相同，因而頻率相同，由λ＝v/f得波長不同，故C錯誤，D正確。
D
練習4.(多選)如圖所示是觀察水波衍射的實驗裝置．AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源．圖中已畫出波源所在區域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個波長，則關于波經過孔之后的傳播情況，下列描述中正確的是(　　 )
A．此時能觀察到波明顯的衍射現象
B．擋板前后波紋間距離相等
C．如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現象
D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能觀察到更明顯的衍射現象
分析：觀察題圖可知道孔的尺寸與波長差不多，能觀察到波明顯的衍射現象，故選項A對；因波的傳播速度不變，頻率不變，故波長不變，即擋板前后波紋間距離應相等，故選項B對；若將孔AB擴大，且孔的尺寸遠大于波長，則可能觀察不到明顯的衍射現象，故選項C對；若f增大，由λ＝v/f，知λ變小，衍射現象變得不明顯了，故選項D錯．
ABC

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