3.3 波的反射、折射和衍射 （导学案）高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（含答案 ）

3.3波的反射、折射和衍射导学案
学习目标：　
1.了解波的反射和折射现象，知道波的反射和折射规律(难点)。
2.知道波的衍射现象和波发生明显衍射的条件(重点)。
一、波的反射和折射
1．波的反射
(1)反射现象：波遇到介质界面(如水波遇到挡板)时会返回原介质继续传播的现象。
(2)反射规律：反射线、法线与入射线在________________内，反射线与入射线分居________两侧，反射角________入射角。
2．波的折射
(1)波的折射：光从一种介质____________________时会发生折射，同样，其他波从一种介质进入另一种介质时也发生________。
(2)水波的折射：一列水波在________不同的水域传播时，在交界面处将发生____
____。
思考与讨论：
1．在波的反射和折射现象中，反射波与入射波、折射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？
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2．波在发生折射过程中，方向一定改变吗？
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深化总结：
波的反射和折射中各物理量的变化
(1)波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的。
(2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一均匀介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变。
(3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝可知波长变长，反之变短。
二、波的衍射
如图所示是一个可观察水波衍射的发波水槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔，观察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不同的挡板，观察水波的传播。回答下列问题：
水波遇到小孔时，会观察到什么现象？依次减小小孔尺寸，观察到的现象有什么变化？
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知识梳理：
1．波的衍射：波________________继续传播的现象。
2．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______________，或者比波长________时，才能观察到明显的衍射现象。
说明：衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长相差不多，或比波长小，是产生明显衍射的条件。
3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，________是波特有的现象。
思考与讨论：
1．喇叭播放的音乐中，高音(频率大)和低音(频率小)的声波哪个更容易绕过高墙？
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2．俗话说：“隔墙有耳”，我们可以听到从墙外传过来的声音，却看不到人，说明声波可以发生衍射，光波不能发生衍射，这种说法对吗？(提示：声波波长较长，一般为1.7～17 m，可见光波长较短，一般为0.39～0.77 μm)
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答案：
一、
1．(2)同一平面　法线　等于
2．(1)进入另一种介质　折射
(2)深度　折射
思考与讨论
1．在波的反射和折射现象中，反射波和入射波的频率都与波源的频率相同；反射现象是在同种介质中传播，波速相同，由v ＝λf 可知，波长也相同，而折射现象是在不同介质中传播，波速不同，波长也不同。
2．不一定，如果入射波垂直于交界面时，传播方向保持不变。
二、水波遇到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达挡板后面的“阴影区”，小孔的尺寸减小时，水波到达“阴影区”的现象更加明显。
知识梳理
1．绕过障碍物　
2.相差不多　更小
3．衍射
思考与讨论
1．低音，由v＝λf得λ＝，由此可知，声速相同情况下，低音的频率小，波长长，在障碍物相同的情况下，低音更容易发生衍射现象，因此低音更容易绕过高墙。
2．不对。声波波长较长，遇到与其波长相差不大的障碍物可发生明显的衍射现象。光波波长较短，其波长比一般障碍物小得多，衍射现象不明显。