第3节 3.3　波的反射、折射和衍射前置案

第3节　波的反射、折射和衍射前置案
【学习目标】
1．通过实验认识波的反射和折射现象。
2．通过用射线解释反射、折射现象，认识波动中建构物理模型的方法。
3．知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件。
【问题导入】
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？
【知识梳理】
一、波的反射和折射
1．波的反射
(1)定义：当波遇到两介质分界面会返回来继续传播的现象。
(2)理解：用一条射线代表波的入射方向（入射线），用另一条射线代表波的反射方向（反射线），波的反射遵循反射定律。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。
2．波的折射
(1)定义：波从一种介质射入另一种介质时，波的传播方向发生偏折的现象。
(2)理解：以水波为例，用一条射线代表水波的入射方向，用另一条射线代表水波的折射方向，可以更清晰地看出水波的折射现象。
3．波的反射、折射现象中各量的变化
(1)频率(f)由波源决定：反射波、入射波以及折射波的频率均等于波源的振动频率。
(2)波速(v)由介质决定：反射波和入射波在同一介质中传播，波速相等。折射波在另一种介质中传播，波速变化。
(3)据v＝λf知，波长λ与波速和频率有关。反射波与入射波，频率相同、波速相同，故波长也相同，折射波与入射波在不同介质中传播，频率相同，波速不同，故波长相同。
二、波的衍射
1．定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射.
2．情景讨论：
(1)在狭缝宽度比波长大得多的情况下，波的传播如同光沿直线传播一样，在挡板后面产生“阴影区”，如图甲所示；
(2)在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小的情况下，发生明显的衍射现象，水波可以绕到挡板后面继续传播，如图乙所示。
总结：发生明显衍射现象的条件：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。(甲、乙、丙图狭缝宽度不变，波长分别是狭缝宽度的、、)
3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。
【考点研析】
任务一：波的反射
[例1] 有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？(v声＝340 m/s)
任务二：波的折射
[例2] 已知水波在浅水处传播速度比深水处小，则当一列水波由浅水处传向深水处时(　　)
A．频率变小，波长变大 B．波长变小，频率变大
C．频率不变，波长变大 D．频率不变，波长变小
任务三：波的衍射
[例3] (多选)水波通过小孔，发生了一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，下列做法可取的是(　　)
A．增大小孔尺寸 B．减小小孔尺寸
C．增大水波频率 D．减小水波频率
【答案提示】
[例1] 答案：325 m
[例2] 答案：C
[例3] 答案：BD