物理人教版（2019）选择性必修第一册3.3波的反射、折射和衍射（共16张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第一册3.3波的反射、折射和衍射（共16张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 12.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-12-29 14:17:21 | ||
图片预览
文档简介
(共16张PPT)
3.3波的反射、折射和衍射
第三章 机械波
这是声波在云层界面多次反射造成的。
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。
夏日的雷声轰鸣不绝
思考：
你是否注意过水波的反射？波的反射应该遵从什么规律？
一、波的反射
观察：
水波的反射
当水波遇到挡板时会发生反射，水波的反射与光的反射遵循同样的规律。
定义：波在传播的过程中,遇到两种介质的分界面时返回到原介质继续传播的现象叫作波的反射。
一、波的反射
法线
分界面
（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．
入射线
反射线
入射角
反射角
i
i′
反射定律
二、波的折射
水波的折射
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。
观察：
三、波的衍射
在水塘里，水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播。
思考：
定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。
波在什么条件下能够发生明显的衍射现象？
三、波的衍射
观察：
水波的衍射
你能得到什么样的规律？
三、波的衍射
（1）狭缝宽度比波长大得多的情况下，波沿直线传播，在挡板后面产生“阴影区 ”。
（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。
实验现象：
波长一定的水波通过宽度不同的狭缝
甲
乙
当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。
注意：
三、波的衍射
甲
乙
丙
波长不同的水波通过宽度一定的狭缝
保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长：
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
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。
波发生明显衍射的条件：
三、波的衍射
这是在浙江歌舞剧院建院50周年的纪念活动中,评委隔着布幔和箱子做成的隔断倾听选手们的演奏。
闻其声不见其人
隔墙有耳
这都是声波的衍射现象。
一切波都能发生衍射
衍射是波特有的现象
【典例1】图中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
解析：波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率不变，故选项AB错误；波发生折射时，频率不变，波速变，波长变，故选项C错误，选项D正确。
D
【典例2】如图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图像，从图像可知
( )
A．B侧波是衍射波
B．A侧波速与B侧波速相等
C．减小挡板间距离，衍射波的波长将减小
D．增大挡板间距离，衍射现象将更明显
解析：小孔相当于衍射波的波源，A侧波是衍射波，A错误；在同一种介质中，波速相等，故B正确；根据波速、波长和频率的关系式v＝λf，由于波速和频率不变，故波长不变，故C错误；在波长无法改变的情况下减小挡板间距会使衍射现象更明显，故D错误．
B
【典例3】(多选)如图所示是观察水面波衍射的实验装置，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)之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是( )
ABC
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
波的反射折射和衍射
波的反射
波的折射
波的衍射
水波的反射现象
波的反射规律
光和水波的折射现象
波的折射规律
水波和声波的衍射现象
发生明显衍射的条件
【练习1】如图所示，正中心O点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于 ( )
A.整个区域 B.阴影Ⅰ以外的区域
C.阴影Ⅱ以外的区域 D.阴影Ⅲ以外的区域
B
解析：由题图中可直观看出，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B的大小与波长长度差不多。根据波发生明显衍射的条件知，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，即可认为波沿直线传播，故Ⅰ区内水面无波形，故选项A、C、D错误；该波的波长与小孔B的大小差不多，能够发生明显的衍射，故在阴影区Ⅲ、Ⅱ之内明显存在衍射波的波形，故选项B正确。
【练习2】一列简谐横波在t=0.6s时的波形图如图甲所示，此时P、Q两质点的位移相等，波上x=15m处的质点A的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是（ ）
A．这列波沿x轴正方向传播
B．这列波的波速为0.06m/s
C．从t=0.6s时刻开始，质点P比质点Q早回到平衡位置
D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为15m的障碍物，这列波不能发生明显衍射现象
ACD
3.3波的反射、折射和衍射
第三章 机械波
这是声波在云层界面多次反射造成的。
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。
夏日的雷声轰鸣不绝
思考：
你是否注意过水波的反射？波的反射应该遵从什么规律？
一、波的反射
观察：
水波的反射
当水波遇到挡板时会发生反射，水波的反射与光的反射遵循同样的规律。
定义：波在传播的过程中,遇到两种介质的分界面时返回到原介质继续传播的现象叫作波的反射。
一、波的反射
法线
分界面
（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．
入射线
反射线
入射角
反射角
i
i′
反射定律
二、波的折射
水波的折射
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。
观察：
三、波的衍射
在水塘里，水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播。
思考：
定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。
波在什么条件下能够发生明显的衍射现象？
三、波的衍射
观察：
水波的衍射
你能得到什么样的规律？
三、波的衍射
（1）狭缝宽度比波长大得多的情况下，波沿直线传播，在挡板后面产生“阴影区 ”。
（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。
实验现象：
波长一定的水波通过宽度不同的狭缝
甲
乙
当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。
注意：
三、波的衍射
甲
乙
丙
波长不同的水波通过宽度一定的狭缝
保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长：
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
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。
波发生明显衍射的条件：
三、波的衍射
这是在浙江歌舞剧院建院50周年的纪念活动中,评委隔着布幔和箱子做成的隔断倾听选手们的演奏。
闻其声不见其人
隔墙有耳
这都是声波的衍射现象。
一切波都能发生衍射
衍射是波特有的现象
【典例1】图中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
解析：波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率不变，故选项AB错误；波发生折射时，频率不变，波速变，波长变，故选项C错误，选项D正确。
D
【典例2】如图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图像，从图像可知
( )
A．B侧波是衍射波
B．A侧波速与B侧波速相等
C．减小挡板间距离，衍射波的波长将减小
D．增大挡板间距离，衍射现象将更明显
解析：小孔相当于衍射波的波源，A侧波是衍射波，A错误；在同一种介质中，波速相等，故B正确；根据波速、波长和频率的关系式v＝λf，由于波速和频率不变，故波长不变，故C错误；在波长无法改变的情况下减小挡板间距会使衍射现象更明显，故D错误．
B
【典例3】(多选)如图所示是观察水面波衍射的实验装置，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)之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是( )
ABC
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
波的反射折射和衍射
波的反射
波的折射
波的衍射
水波的反射现象
波的反射规律
光和水波的折射现象
波的折射规律
水波和声波的衍射现象
发生明显衍射的条件
【练习1】如图所示，正中心O点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于 ( )
A.整个区域 B.阴影Ⅰ以外的区域
C.阴影Ⅱ以外的区域 D.阴影Ⅲ以外的区域
B
解析：由题图中可直观看出，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B的大小与波长长度差不多。根据波发生明显衍射的条件知，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，即可认为波沿直线传播，故Ⅰ区内水面无波形，故选项A、C、D错误；该波的波长与小孔B的大小差不多，能够发生明显的衍射，故在阴影区Ⅲ、Ⅱ之内明显存在衍射波的波形，故选项B正确。
【练习2】一列简谐横波在t=0.6s时的波形图如图甲所示，此时P、Q两质点的位移相等，波上x=15m处的质点A的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是（ ）
A．这列波沿x轴正方向传播
B．这列波的波速为0.06m/s
C．从t=0.6s时刻开始，质点P比质点Q早回到平衡位置
D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为15m的障碍物，这列波不能发生明显衍射现象
ACD