3.3波的反射、折射、衍射 课件 (共26张PPT)

(共26张PPT)
3.3 波的反射、折射、衍射
第三章 机械波
北京天坛回音壁
声波的反射
一、波的反射
水波的反射
一、波的反射
1. 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. 机械波的反射与光的反射规律相同。
3. 入射角=反射角
一、波的反射
反射线与法线的夹角叫做反射角。
入射角i：
入射线与法线的夹角叫做入射角。
反射角i’：
法线
分界面
4. 反射定律：
（1）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。
（2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同．
（3）波遇到两种介质界面时，总存在反射．
1．回声是声波的反射现象．
对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播．
2．夏日的雷声轰鸣不绝．
声波在云层界面多次反射．
3．在空房间里讲话感觉声音响．
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．
一、波的反射
二、波的折射
水波的折射
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。
二、波的折射
波现象 波的反射 波的折射
传播方向 改变 θ反＝θ入 改变 θ折≠θ入
频率f 不变 不变
波速v 不变 改变
波长λ 不变 改变
波产生折射的原因是波速不同。
二、波的折射
　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
例1
大本 第63页
例题1
二、波的折射
水波在传播途中如果遇到障碍物时，大家都会认为波会被挡住去路在障碍物的后面不会有水波出现。
会不会有水波传到障碍物后面的情况呢？
看下面的现象：
三、波的衍射
水波在传播途中如果遇到障碍物时，大家都会认为波会被挡住去路在障碍物的后面不会有水波出现。
会不会有水波传到障碍物后面的情况呢？
看下面的现象：
三、波的衍射
我们发现在石头后本应有的“影子”没有了。
即：波绕到石头(障碍物)后面去了并继续传播。
波绕过障碍物继续传播的现象叫衍射。
障碍物
衍——延展之意
波的衍射——波延展到“影子”区域里的现象。
阴影区
阴影区
阴影区
阴影区
波源
波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
三、波的衍射
空山不见人，但闻人语响。
（幽静的山谷里不见人， 只能听到人说话的声音。）
说明声波可以绕过树木，透过树林，传到远处。
三、波的衍射
一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。
水波能绕过任何大小的石头（障碍物）吗？
大家猜测一下波的衍射与哪些因素有关呢？
1、石头(障碍物)的大小
2、波长(水波相邻波峰的间距)
用控制变量法研究：发生明显衍射现象的条件
水波衍射实验
三、波的衍射
水波衍射实验
三、波的衍射
对比两幅水波通过孔缝衍射照片，总结发生明显衍射现象的条件:
衍射现象明显
波绕过障碍物区域多
波绕过障碍物区域少
衍射现象不明显
λ
λ
d


λ

d
d
三、波的衍射
波长λ一定的水波通过宽度d不同的狭缝后的衍射图样
d > λ
d < λ
d ≈λ
明显
明显
不明显
λ
λ
λ
d
d
d
三、波的衍射
在狭缝宽度d一定，不同波长的水波的衍射。
λ1= 0.3d
λ2= 0.5d
λ3= 0.7d
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。
四、发生明显衍射现象的条件
总结：
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，波长较大的波更容易产生明显的衍射现象。
水波通过桥洞时发生衍射
四、发生明显衍射现象的条件
日晕----光的衍射
声波波长：1.7cm-----17m
光波波长：0.4um-----0.7um
光波和声波谁更容易发生明显衍射现象？
隔墙有耳
四、发生明显衍射现象的条件
无线电波绕过（衍射）高大的建筑物
四、发生明显衍射现象的条件
如图所示，是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图， ______ 情况中水波的频率最大；_______ 情况中水波的频率最小。
B
A
C
C
A
四、发生明显衍射现象的条件
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
BC
四、发生明显衍射现象的条件
例3　(多选)如图3所示是观察水波衍射的实验装置.AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源.图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是
A.此时能观察到波明显的衍射现象
B.挡板前后波纹间距离相等
C.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更
明显的衍射现象
四、发生明显衍射现象的条件
针对训练　(2020·北京东城区期末)如图4所示为观察水面波衍射的实验示意图，CA、BD是挡板，它们之间有一窄缝，A、B分别为窄缝边缘的两点.S点表示波源，相邻两波纹之间的距离表示一个波长，已知A、B间的距离与波长相差不多，则波穿过窄缝之后
A.波纹之间距离变大
B.波的振幅变大
C.波仅在SA与SB两直线之间的扇形区域内传播
D.波能传播到SA、SB两直线外侧的区域
四、发生明显衍射现象的条件