3.3 波的反射、折射和衍射 课件 (共23张PPT)高二物理人教版（2019）选择性必修1

(共23张PPT)
第3节 波的反射、折射和衍射
第三章 机械波
思考：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？
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。
1.知道波的反射和折射，并了解其规律。
2.知道波的衍射及产生明显衍射的条件。
3. 能够画出反射、折射的示意图，知道不同物理现象对应物理量中的变量与不变量。
知识点一、波的反射和折射
演示实验：水波的反射
如图甲，在发波水槽一端有一平板振动发生器，振动发生器在水槽中能够产生水波。在水槽中斜向放置一个挡板，观察水波在传播过程中发生的现象。
甲 乙
1.波的反射
【视频：水波的反射】
（1）定义
当波遇到两介质分界面会返回来继续传播的现象叫波的反射。
（2）波的反射定律
当波传播到两种介质的交界处发生反射时
①入射线、 法线、反射线在同一平面内；
②入射线与反射线分别位于法线的两侧，而且入射角等于反射角；
③反射波的波长、频率和波速都与入射波相同。
（3）波的入射角和反射角
入射角：入射波的波线与平面法线的夹角叫做入射角。
反射角：反射波的波线与平面法线的夹角叫做反射角。
入射角
反射角
A
B
O
α
β
N
入射波
反射波
法线
2.波的折射
一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射。
如果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。
定义：波在传播过程中,从一种介质进入另一种介质时,波传播的方向发生偏折的现象叫作波的折射。一切波都会发生折射现象。
3．波的反射、折射现象中各量的变化
（1）频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率即波源的振动频率相同。
（2）波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化。
（3）据v=λf知，波长λ与v及f有关，与介质及波源有关。反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同。折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同。
练一练
1.关于波的反射与折射，下列说法正确的是（ ）
A．入射波的波长一定等于反射波的波长，其频率不变
B．入射波的波长一定小于反射波的波长，其频率不变
C．入射波的波长一定大于折射波的波长，其频率不变
D．入射波的波长一定小于折射波的波长，其频率不变
A
2.(多选)关于波的反射与折射,下列说法正确的是( 　 　)
A.波发生反射时,波的频率不变,波速变小,波长变短
B.波发生反射时,波的频率、波长、波速均不变
C.波发生折射时,波的频率、波长、波速均发生变化
D.波发生折射时,波的频率不变,但波长、波速均发生变化
BD
3.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
D
知识点二、波的衍射
1.波的衍射
在水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播。在波的前进方向上放一个有孔的屏，可以看到波通过小孔而在屏的后面向各个方向传播。
（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）衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中。
演示：水波的衍射
（1）在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况。
（2）保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化。
（3）保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长，观察波的传播情况有什么变化？
【视频：水波的衍射】
现象1：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。
波长一定的水波通过宽度不同的狭缝
甲 乙
现象2：波长与狭缝宽度相差不多时，有明显的衍射现象， 随着波长的减小，衍射现象变得不明显。可以推测，当波长与狭缝宽度相比非常小时，水波将沿直线传播，观察不到衍射现象。
波长不同的水波通过宽度一定的狭缝
甲 乙 丙
实验结论
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。
2.对波的衍射的理解
（1）衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射。
（2）波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异。
（3）障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件，而是发生明显的衍射的条件，波长越大越容易发生明显的衍射现象。
（4）波的直线传播是在衍射不明显时的近似情况。
3.波的衍射实例
“隔墙有耳” “闻其声而不见其人”，这是声波的衍射现象。
通常的声波，波长在1.7 cm ~17 m之间，跟一般障碍物的尺寸相当，所以声波能绕过一般的障碍物，使我们能听到障碍物另一侧的声音。
1.以下关于波的衍射的说法正确的是(　　)
A.波遇到障碍物时,一定会发生明显的衍射现象
B.当障碍物的尺寸比波长大得多时,衍射现象很明显
C.当孔的大小比波长小时,衍射现象很明显
D.只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时,才会发生明显的衍射现象
练一练
C
2、(多选)观察水面波衍射的实验装置如图所示,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)之间距离表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是( 　　)
A.此时能明显观察到波的衍射现象
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,能更明显地观察到衍射现象
ABC
3.下列关于波的衍射的说法正确的是（　　）
A．波要发生衍射现象必须满足一定的条件
B．与光波相比声波容易发生衍射是由于声波波长较大，更容易与一般障碍物的尺寸相近
C．对同一列波，缝、孔或障碍物越大衍射现象越明显
D．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
B
波的反射的定义
发生明显衍射的条件
波的折射的定义
波的衍射
入射波波线反射波波线和法线在同一平面内。
波的反射和折射
波的反射定律
反射角等于入射角。
波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播。
波的反射、折射和衍射