3.波的反射、折射和衍射
题组一 波的反射和折射现象
1.（多选）下列哪些现象是由声音的反射形成的（ ）
A.夏天下雨时，我们总是先看到闪电，后听到雷声
B.北京天坛的回音壁的回音现象
C.同样的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些
D.声音经过话筒后变得响亮
2.机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，如果用射线表示波的传播方向，下列说法正确的是（ ）
A.入射线与反射线一定在同一平面内，法线与这一平面垂直
B.入射线与反射线可能在法线同侧
C.“回声”是声波的反射现象
D.“回声”是声波的折射现象
3.一列声波由空气传到水中（ ）
A.频率不变，波长变小 B.频率不变，波长变大
C.频率变小，波长变长 D.频率变大，波长变大
4.当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为（ ）
A.170 m B.340 m
C.425 m D.680 m
题组二 波的衍射现象
5.（多选）关于波的衍射，下列说法正确的是（ ）
A.波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射
B.一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象
C.波长一定的机械波通过宽度不同的狭缝时，狭缝宽度越小衍射越明显
D.波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时波长越小衍射越明显
6.（2023·湖南长沙市高二期中）如图，蟾蜍在池塘边平静的水面上鸣叫，形成了水波。已知水波的传播速度与水的深度成正相关，蟾蜍的鸣叫频率f＝1 451 Hz。下列说法正确的是（ ）
A.水波从浅水区传入深水区，频率变大
B.池塘水面上的落叶做的是受迫振动
C.在浅水区，水波更容易发生衍射现象
D.若水波两个相邻波峰间距离为0.5 cm，则此处水波的波速约为73 m/s
7.如图所示，在水槽中放两块挡板，挡板中间留一个狭缝，观察水波经过狭缝后的传播情况。已知水波的波长不变，但狭缝的宽度不同，甲图狭缝较宽，乙图狭缝较窄。下列说法正确的是（ ）
A.机械波经过狭缝后均沿直线传播
B.甲图狭缝宽度比波长大得较多，衍射现象比较明显
C.乙图狭缝宽度跟波长相差不大，衍射现象比较明显
D.甲、乙两图中波的衍射现象均不明显
8.（2023·江苏南京市高二月考）如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是（ ）
A.降低波源频率
B.增大波源振幅
C.减小波源距桥墩的距离
D.增大波源距桥墩的距离
9.海浪从远海传向海岸，已知海浪的传播速度与海水的深度有关，海水越深，速度越大。一艘大船停泊在离岸较远处，振动的周期为8 s，则（ ）
A.海浪拍打海岸的周期大于8 s
B.海浪从远海传向海岸，相邻波峰之间的距离变大
C.悬挂在船上摆长为1 m的单摆的振动周期为8 s
D.让船停泊在离海岸更近处，海浪通过船体的衍射现象更明显
10.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（v声＝340 m/s），此时汽车距山崖的距离为（ ）
A.160 m B.300 m
C.325 m D.650 m
11.“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。如图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律为＝（式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2＝0.9v1，入射点与出射点之间的距离是d，入射角是i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行。求：肿瘤离肝脏表面的深度h为多少？
12.如图所示，某列波以60°的入射角由甲介质射到乙介质的界面上，同时产生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线夹角为90°，此波在乙介质中的波速为1.2×105 km/s。
（1）该波的折射角为多少。
（2）该波在甲介质中的传播速度为多少。
（3）该波在两种介质中的波长比为多少。
3.波的反射、折射和衍射
1.BC 先看到闪电，后听到雷声是由于光比声音传播得快，不是声音的反射，故A错误；声音经过话筒后被放大，不是反射，D错误；声音可以同光一样，具有反射现象，选项B、C中描述的都是声音的反射现象，故B、C正确。
2.C 波的反射遵守波的反射定律，即反射线在入射线和法线所决定的平面内，反射线与入射线分居法线两侧，故A、B错误；声波遇到障碍物时可发生反射，形成回声，因此“回声”是声波的反射现象，故C正确，D错误。
3.B 声波由空气进入水中，波速变大，频率不变，由波速公式v＝λf，知声波的波长变大，故B正确。
4.C 由d＝v·＋v·，可得山谷的宽度约为d＝425 m，故选项C正确。
5.ABC 波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射，故A正确；一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象，故B正确；波长一定的机械波通过宽度不同的狭缝时，狭缝宽度越小衍射越明显，故C正确；波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时波长越长衍射越明显，故D错误。
6.B 蟾蜍声带的振动产生了在空气中传播的声波和在池塘中传播的水波，无论是声波还是水波，它们都是由声带振动产生的，所以其频率都应该等于声带的振动频率，故A错误；池塘水面上的落叶随着水波而振动，做的是受迫振动，故B正确；由已知水波的传播速度与水的深度成正相关，可知水波的波长与水深有关，深水区的波长大，所以更容易发生衍射现象，故C错误；蟾蜍的鸣叫频率f＝1 451 Hz，且水波波长λ＝0.5 cm＝0.005 m，则波速v＝λf＝0.005×1 451 m/s≈7.3 m/s，故D错误。
7.C 机械波在传播过程中遇到狭缝后都会发生衍射现象，当发生衍射时，机械波就会传播到本该是“阴影”的区域，不再沿直线传播，A项错误；观察两幅图可以发现，题图乙中机械波的波长跟狭缝的宽度相差不大，此时衍射现象明显，C项正确，B、D项错误。
8.A 水波波速不变，降低波源频率，根据v＝λf可知，波长增大，衍射现象更明显，使水波能传播到叶片所在位置，从而使水波带动叶片振动，而与波源距桥墩的距离、波源振幅无关，故B、C、D错误，A正确。
9.C 海浪的机械振动频率不变，而海浪拍打海岸的周期与振动周期相同，均为8 s，所以选项A错误；根据 v＝得，海浪的波长λ＝vT，因海水越深，海浪传播速度越大，所以离海岸越近，波长越小，即相邻波峰之间的距离变小，所以选项B错误；悬挂在船上的单摆振动属于受迫振动，其振动频率取决于驱动力频率，与固有频率无关，所以选项C正确；机械波发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多，离海岸更近时，海浪波长变小，故衍射现象不如较远处明显，所以选项D错误。
10.C
汽车匀速行驶，速度为v车＝15 m/s，声音在空气中传播速度不变。汽车从发出笛声到接收到笛声，汽车与笛声运动时间相同。如图所示。
设汽车在A点发出笛声，A点到山崖B的距离为x1，汽车运动到C点接收到笛声，设A、C距离为x2，C、B距离为x，因二者运动时间相同，则有x1＝x2＋x ①
x1＋x＝v声·t＝340 m/s·t ②
x2＝v车·t＝15 m/s·t ③
联立①②③得x＝325 m，故选C。
11.
解析：超声波沿如图所示的路线传播，根据＝，又因为v2＝0.9v1，所以sin θ＝0.9sin i。又因为在直角三角形中，sin θ＝，所以h＝。
12.（1）30° （2）2.08×105 km/s （3）26∶15
解析：（1）由反射定律可得反射角为60°，由题图的几何关系可得折射角为r＝30°。
（2）由波的折射规律＝，
所以v甲＝ v乙＝v乙＝×1.2×105 km/s≈2.08×105 km/s。
（3）因波长λ＝，又因为波在两种介质中的频率相同，则＝＝＝26∶15。
1 / 33.波的反射、折射和衍射
课标要求 素养目标
1.知道波的反射和折射现象。 2.通过实验，了解波的衍射现象 1.知道波的反射、折射和衍射现象。（物理观念） 2.了解波的反射现象及规律和波的折射现象及规律；知道波的衍射现象和波发生明显衍射现象的条件，知道衍射是波特有的现象。（科学思维） 3.利用水波探究波的反射、衍射现象及特点。（科学探究）
知识点一 波的反射和折射
1.波的反射
（1）定义：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象。
（2）波的反射规律：反射线、法线与入射线在同一 内，反射线与入射线分居 两侧，反射角 入射角，如图所示。
2.波的折射
（1）定义：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象。
（2）一切波都会发生 现象。
知识点二 波的衍射
1.定义：波绕过 继续传播的现象。
2.发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 ，或者 。
3. 都能发生衍射。衍射是波 的现象。
【情景思辨】
观察下列四幅图片的情景，判断下列说法的正误。
（1）我们对着山谷大喊时会听到“连绵不断”的回声是波的折射现象。（ ）
（2）对着家中的鱼缸大喊时会看见鱼缸中的鱼儿受到“惊吓”是波的反射现象。（ ）
（3）人们常说的“隔墙有耳”是波的衍射现象。（ ）
（4）夏天雷雨天气时听到“隆隆不断”的雷声是声波的反射现象。（ ）
要点一 波的反射和折射现象
【探究】
观察如下两幅示意图。
请思考：
（1）波的反射遵循什么样的规律？
（2）波的折射遵循什么样的规律？
【归纳】
1.波的反射的理解
（1）波遇到两种介质的界面时总会发生反射。
（2）机械波的反射与光的反射一样，遵循反射规律。
2.波的折射的理解
（1）入射线和折射线分居在法线两侧并且在同一个平面内。
（2）波从一种介质进入另一种介质发生折射，是因为波在不同介质中的波速不同。
3.波的反射和折射过程中有关物理量的特点
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
角度1 波的反射和折射现象的理解
【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
尝试解答
角度2 回声测距问题
【典例2】 某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为340 m/s，在海水中的波长为4.5 m。
（1）该波的频率是多大？在海水中的波速是多少？
（2）若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声，则海水深度为多少？
（3）若物体在海面上发出声音的同时以5 m/s的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声？
规律总结
回声测距的三种情况（声源从发出声音至接收到回声经过时间为t）
（1）当声源不动、障碍物静止时：声源与障碍物的距离为x＝v声。
（2）当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时：声源发声时声源与障碍物的距离为x＝。
（3）当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时：声源发声时声源与障碍物的距离为x＝。
1.（多选）以下关于波的应用，正确的是（ ）
A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利用的是波的反射原理
B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C.超声雷达的工作原理是波的折射
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
2.甲、乙两人站在一堵墙前面，两人相距2a，到墙的距离均为a。当甲开了一枪后，乙在t时间后听到第一声枪响，则乙在什么时候能听到第二声枪响（ ）
A.听不到
B.甲开枪后3t时间
C.甲开枪后2t时间
D.甲开枪后t时间
要点二 波的衍射现象
【探究】
如图甲所示的是声波能绕过障碍物到达障碍物后面的情景；如图乙所示，当障碍物较小时发现波绕过障碍物继续前进，如同障碍物不存在一样；如图丙所示，当小孔很小时发现波通过小孔继续传播，如同小孔不存在一样。请思考：
（1）上述现象属于什么现象？
（2）要使上述现象较明显，需要什么条件？
【归纳】
1.波的衍射现象的本质
波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波（称为子波），在孔（或障碍物）后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。波的直线传播是衍射不明显时的近似情形。
2.产生明显衍射的条件
障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多，或者比波长小。
特别提醒
（1）衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射现象。
（2）衍射现象只有“明显”与“不明显”之分。
【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是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻的波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（ ）
A.此时能明显观察到波的衍射现象
B.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
C.挡板前后波纹之间距离相等
D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，一定能明显观察到衍射现象
尝试解答
规律总结
（1）波的衍射是不需要条件的，但要发生明显的衍射必须满足一定的条件。
（2）波长比小孔（或障碍物）尺寸大得越多，衍射现象越明显。
1.如图所示是水波遇到小孔或障碍物后的图形，图中每两条实线间的距离表示一个波长，其中正确的图形是（ ）
2.（2023·福建厦门市高二月考）如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图样，从图样可知（ ）
A.B侧波是衍射波
B.A侧波速与B侧波速相等
C.增大水波波源的频率，衍射现象将更明显
D.增大挡板之间的距离，衍射现象将更明显
1.（多选）（2023·长春外国语学校高二月考）沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十米，天空变黄发暗，这是由于在这种情况下（ ）
A.只有波长较短的一部分光才能到达地面
B.只有波长较长的一部分光才能到达地面
C.只有频率较高的一部分光才能到达地面
D.只有频率较低的一部分光才能到达地面
2.根据波的反射和折射原理，以下说法正确的是（ ）
A.声波从空气传到平静的湖面上，声波只在水面处发生反射
B.声波从空气传到平静的湖面上，声波只在水面处发生折射
C.声波从空气传到平静的湖面上时既发生反射又发生折射
D.声波从空气传到平静的湖面上时既不发生反射又不发生折射
3.声波是一种机械波，在空气中传播速度约为340 m/s，人能听到的声波频率在20 Hz到20 000 Hz之间，对于波长为34 m的声波，下列说法正确的是（ ）
A.在水中它比波长为20 m的声波传播得更快一些
B.不能产生衍射现象
C.它不能被人听到
D.不能产生反射现象
4.如图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔（图①、②）或障碍物（图③、④），其中能发生明显衍射现象的有（ ）
A.只有①④ B.只有①②④
C.只有②③ D.只有①③
3.波的反射、折射和衍射
【基础知识·准落实】
知识点一
1.（2）平面 法线 等于 2.（2）折射
知识点二
1.障碍物 2.相差不多 比波长更小 3.一切波 特有
情景思辨
（1）× （2）× （3）√ （4）√
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】 提示：（1）波的反射遵循反射规律：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）波的折射遵循折射规律：入射线和折射线分居在法线两侧并且在同一个平面内；波从一种介质进入另一种介质，只有频率不变，波速和波长均发生变化。
【典例1】 D 波1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错误；波1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由λ＝得波长不同，故C错误，D正确。
【典例2】 （1）340 1 530 （2）382.5 m （3）0.498 s
解析：（1）由f＝得f＝ Hz＝340 Hz。
因波的频率不变，则在海水中的波速为
v海＝λf＝4.5×340 m/s＝1 530 m/s。
（2）入射声波和反射声波用时相同，则海水深度为
x＝v海＝1 530× m＝382.5 m。
（3）物体与声音运动的过程示意图如图所示。
设听到回声的时间为t，则v物t＋v海t＝2x。
代入数据解得t＝0.498 s。
素养训练
1.ABD 声呐探测水中的暗礁、潜艇等，利用了波的反射原理，A正确；隐形飞机隐形的原理是通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现，可在隐形飞机机身表面涂吸收雷达电磁波的材料，这样在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，隐形飞机很难被发现，B正确；超声雷达发射超声波，然后根据被障碍物反射回的波判断状况，即利用波的反射，C错误；水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，D正确。
2.C 乙听到的第一声枪响必然是甲开枪的声音直接传到乙的耳朵中，故t＝。甲、乙二人及墙的位置如图所示，乙听到的第二声枪响必然是经墙反射传来的枪声，由反射定律可知，波线如图中AC和CB，由几何关系可得＝＝2a，故第二声枪响传到乙耳中的时间为t'＝＝＝2t。故C正确。
要点二
知识精研
【探究】 提示：（1）上述现象属于波的衍射现象。
（2）要使上述现象较明显，需要障碍物或者小孔的尺寸与波长相差不多或更小。
【典例3】 ABC 由图可看出孔的尺寸跟波长相差不多，所以能明显观察到波的衍射现象，A正确；如将孔扩大到跟波长相差很多，则观察不到明显的衍射现象，B正确；衍射不改变波的频率，在同种介质中波的传播速度不变，由v＝fλ知，波长不变，C正确；若增大波源频率，则波长减小，有可能观察不到明显的衍射现象，D错误。
素养训练
1.D 根据发生明显衍射的条件，即当波的波长与小孔或障碍物的尺寸相当，或大于小孔和障碍物的尺寸，会发生明显的衍射；波遇到小孔发生明显的衍射时，小孔处相当于新的波源，可知A、B选项中的衍射图样都错误，故A、B错误；波遇到与波长差不多的障碍物后，能“绕过”障碍物继续向前传播，故D正确，C错误。
2.B 挡板左边是衍射波的波源，故A错误；在同一种介质中，机械波的波速相等，故B正确；波速不变，增大水波波源的频率，水波的波长将减小，而挡板间距没变，所以衍射现象将没有原来的明显，故C错误；在波长没改变的情况下，增大挡板间距，衍射现象将没有原来的明显，故D错误。
【教学效果·勤检测】
1.BD 根据光发生明显衍射现象的条件知，波长较短的光容易被障碍物挡住，不能到达地面，波长较长的光更容易发生明显衍射而透过沙尘间的缝隙到达地面，根据λ＝知，到达地面的光是频率较低的一部分光，故选项B、D正确。
2.C 根据波的反射和折射原理，声波从空气传到平静的湖面上时既发生反射又发生折射，故C正确，A、B、D错误。
3.C 波速由介质决定，在同一介质中波速相同，故A错误；声波具有波的特性，能发生波的反射、衍射和折射，故B、D错误；根据v＝λf，代入数据解得f＝10 Hz，该频率不在20～20 000 Hz之间，所以人不能听见，故C正确。
4.B 一列水波在传播过程中遇到了小孔（图①、②），都符合小孔的尺寸比水波的波长要小得多或相差不大，所以都能发生明显的衍射，故①②正确；一列水波在传播过程中遇到了障碍物（图③、④），相比而言图④的障碍物的尺寸与水波的波长相差不大，而图③障碍物的尺寸与水波的波长相差较大，所以图④能发生明显的衍射。故B正确，A、C、D错误。
5 / 6(共67张PPT)
3.波的反射、折射和衍射
课标要求 素养目标
1.知道波的反射和折射现象。 2.通过实验，了解波的衍射现象 1.知道波的反射、折射和衍射现象。（物理观念）
2.了解波的反射现象及规律和波的折射现象及规律；知道波的衍射现象和波发生明显衍射现象的条件，知道衍射是波特有的现象。（科学思维）
3.利用水波探究波的反射、衍射现象及特点。
（科学探究）
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一 波的反射和折射
1. 波的反射
（1）定义：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象。
（2）波的反射规律：反射线、法线与入射线在同一 内，
反射线与入射线分居 两侧，反射角 入射
角，如图所示。
平面
法线
等于
2. 波的折射
（1）定义：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生
改变的现象。
（2）一切波都会发生 现象。
折射
知识点二 波的衍射
1. 定义：波绕过 继续传播的现象。
2. 发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长
，或者 。
3. 都能发生衍射。衍射是波 的现象。
障碍物
相差
不多
比波长更小
一切波
特有
【情景思辨】
观察下列四幅图片的情景，判断下列说法的正误。
（1）我们对着山谷大喊时会听到
“连绵不断”的回声是波的折
射现象。（ × ）
×
（2）对着家中的鱼缸大喊时会看见
鱼缸中的鱼儿受到“惊吓”是
波的反射现象。（ × ）
×
（3）人们常说的“隔墙有耳”是波的衍射现象。 （ √ ）
（4）夏天雷雨天气时听到“隆隆不断”的雷声是声波的反射现象。
（ √ ）
√
√
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一 波的反射和折射现象
【探究】
观察如下两幅示意图。
（1）波的反射遵循什么样的规律？
提示： 波的反射遵循反射规律：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）波的折射遵循什么样的规律？
提示： 波的折射遵循折射规律：入射线和折射线分居在法
线两侧并且在同一个平面内；波从一种介质进入另一种介质，
只有频率不变，波速和波长均发生变化。
请思考：
【归纳】
1. 波的反射的理解
（1）波遇到两种介质的界面时总会发生反射。
（2）机械波的反射与光的反射一样，遵循反射规律。
2. 波的折射的理解
（1）入射线和折射线分居在法线两侧并且在同一个平面内。
（2）波从一种介质进入另一种介质发生折射，是因为波在不同介
质中的波速不同。
3. 波的反射和折射过程中有关物理量的特点
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
角度1 波的反射和折射现象的理解
【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1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相
等，A、B错误；波1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波
源没变，因而频率相等，由λ＝得波长不同，故C错误，D正确。
角度2 回声测距问题
【典例2】 某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为340
m/s，在海水中的波长为4.5 m。
（1）该波的频率是多大？在海水中的波速是多少？
答案： 340 1 530
解析：由f＝得f＝ Hz＝340 Hz。
因波的频率不变，则在海水中的波速为
v海＝λf＝4.5×340 m/s＝1 530 m/s。
（2）若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声，则海水深度为
多少？
答案：382.5 m
解析： 入射声波和反射声波用时相同，则海水深度为
x＝v海＝1 530× m＝382.5 m。
（3）若物体在海面上发出声音的同时以5 m/s的速度由海面向海底运
动，则经过多长时间听到回声？
答案：0.498 s
解析： 物体与声音运动的过程示意图如图所示。
设听到回声的时间为t，则
v物t＋v海t＝2x。
代入数据解得t＝0.498 s。
规律总结
回声测距的三种情况（声源从发出声音至接收到回声经过时间为t）
（1）当声源不动、障碍物静止时：声源与障碍物的距离为x＝v声。
（2）当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的
声源运动时：声源发声时声源与障碍物的距离为x＝
。
1. （多选）以下关于波的应用，正确的是（ ）
A. 潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利用的是波的反射原理
B. 隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反
射，从而达到隐形的目的
C. 超声雷达的工作原理是波的折射
D. 水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
解析： 声呐探测水中的暗礁、潜艇等，利用了波的反射原
理，A正确；隐形飞机隐形的原理是通过降低飞机的声、光、电等
可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现，可在隐形飞机
机身表面涂吸收雷达电磁波的材料，这样在雷达屏幕上显示的反射
信息很小、很弱，隐形飞机很难被发现，B正确；超声雷达发射超
声波，然后根据被障碍物反射回的波判断状况，即利用波的反射，
C错误；水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折
射现象，D正确。
2. 甲、乙两人站在一堵墙前面，两人相距2a，到墙的距离均为a。
当甲开了一枪后，乙在t时间后听到第一声枪响，则乙在什么时候能
听到第二声枪响（ ）
A. 听不到
B. 甲开枪后3t时间
C. 甲开枪后2t时间
解析： 乙听到的第一声枪响必然是甲开枪的声
音直接传到乙的耳朵中，故t＝。甲、乙二人及
墙的位置如图所示，乙听到的第二声枪响必然是经
墙反射传来的枪声，由反射定律可知，波线如图中
AC和CB，由几何关系可得＝＝2a，故第二
声枪响传到乙耳中的时间为t'＝＝＝2t。
故C正确。
要点二 波的衍射现象
【探究】
如图甲所示的是声波能绕过障碍物到达障碍物后面的情景；如图乙所
示，当障碍物较小时发现波绕过障碍物继续前进，如同障碍物不存在
一样；如图丙所示，当小孔很小时发现波通过小孔继续传播，如同小
孔不存在一样。请思考：
（1）上述现象属于什么现象？
提示： 上述现象属于波的衍射现象。
（2）要使上述现象较明显，需要什么条件？
提示： 要使上述现象较明显，需要障碍物或者小孔的尺寸
与波长相差不多或更小。
【归纳】
1. 波的衍射现象的本质
波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛是一个新的波
源，由它发出与原来同频率的波（称为子波），在孔（或障碍物）
后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。波的直线传播是
衍射不明显时的近似情形。
2. 产生明显衍射的条件
障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多，或者比波长小。
特别提醒
（1）衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射现象。
（2）衍射现象只有“明显”与“不明显”之分。
【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是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻的波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列
描述正确的是（ ）
A. 此时能明显观察到波的衍射现象
B. 如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
C. 挡板前后波纹之间距离相等
D. 如果孔的大小不变，使波源频率增大，一定能明显观察到衍射现象
解析：由图可看出孔的尺寸跟波长相差不多，所以能明显观察
到波的衍射现象，A正确；如将孔扩大到跟波长相差很多，则观
察不到明显的衍射现象，B正确；衍射不改变波的频率，在同种
介质中波的传播速度不变，由v＝fλ知，波长不变，C正确；若
增大波源频率，则波长减小，有可能观察不到明显的衍射现
象，D错误。
规律总结
（1）波的衍射是不需要条件的，但要发生明显的衍射必须满足一定
的条件。
（2）波长比小孔（或障碍物）尺寸大得越多，衍射现象越明显。
1. 如图所示是水波遇到小孔或障碍物后的图形，图中每两条实线间的
距离表示一个波长，其中正确的图形是（ ）
解析： 根据发生明显衍射的条件，即当波的波长与小孔或障碍
物的尺寸相当，或大于小孔和障碍物的尺寸，会发生明显的衍射；
波遇到小孔发生明显的衍射时，小孔处相当于新的波源，可知A、
B选项中的衍射图样都错误，故A、B错误；波遇到与波长差不多的
障碍物后，能“绕过”障碍物继续向前传播，故D正确，C错误。
2. （2023·福建厦门市高二月考）如图所示是利用水波槽观察到的水
波衍射图样，从图样可知（ ）
A. B侧波是衍射波
B. A侧波速与B侧波速相等
C. 增大水波波源的频率，衍射现象将更明显
D. 增大挡板之间的距离，衍射现象将更明显
解析： 挡板左边是衍射波的波源，故A错误；在同一种介质
中，机械波的波速相等，故B正确；波速不变，增大水波波源的频
率，水波的波长将减小，而挡板间距没变，所以衍射现象将没有原
来的明显，故C错误；在波长没改变的情况下，增大挡板间距，衍
射现象将没有原来的明显，故D错误。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. （多选）（2023·长春外国语学校高二月考）沙尘暴是由于土地的
沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有几十
米，天空变黄发暗，这是由于在这种情况下（ ）
A. 只有波长较短的一部分光才能到达地面
B. 只有波长较长的一部分光才能到达地面
C. 只有频率较高的一部分光才能到达地面
D. 只有频率较低的一部分光才能到达地面
解析： 根据光发生明显衍射现象的条件知，波长较短的光容
易被障碍物挡住，不能到达地面，波长较长的光更容易发生明显衍
射而透过沙尘间的缝隙到达地面，根据λ＝知，到达地面的光是频
率较低的一部分光，故选项B、D正确。
2. 根据波的反射和折射原理，以下说法正确的是（ ）
A. 声波从空气传到平静的湖面上，声波只在水面处发生反射
B. 声波从空气传到平静的湖面上，声波只在水面处发生折射
C. 声波从空气传到平静的湖面上时既发生反射又发生折射
D. 声波从空气传到平静的湖面上时既不发生反射又不发生折射
解析： 根据波的反射和折射原理，声波从空气传到平静的湖面
上时既发生反射又发生折射，故C正确，A、B、D错误。
3. 声波是一种机械波，在空气中传播速度约为340 m/s，人能听到的声
波频率在20 Hz到20 000 Hz之间，对于波长为34 m的声波，下列说
法正确的是（ ）
A. 在水中它比波长为20 m的声波传播得更快一些
B. 不能产生衍射现象
C. 它不能被人听到
D. 不能产生反射现象
解析： 波速由介质决定，在同一介质中波速相同，故A错误；
声波具有波的特性，能发生波的反射、衍射和折射，故B、D错
误；根据v＝λf，代入数据解得f＝10 Hz，该频率不在20～20 000 Hz
之间，所以人不能听见，故C正确。
4. 如图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔（图①、②）或障
碍物（图③、④），其中能发生明显衍射现象的有（ ）
A. 只有①④ B. 只有①②④
C. 只有②③ D. 只有①③
解析： 一列水波在传播过程中遇到了小孔（图①、②），都符
合小孔的尺寸比水波的波长要小得多或相差不大，所以都能发生明
显的衍射，故①②正确；一列水波在传播过程中遇到了障碍物（图
③、④），相比而言图④的障碍物的尺寸与水波的波长相差不大，
而图③障碍物的尺寸与水波的波长相差较大，所以图④能发生明显
的衍射。故B正确，A、C、D错误。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
题组一 波的反射和折射现象
1. （多选）下列哪些现象是由声音的反射形成的（ ）
A. 夏天下雨时，我们总是先看到闪电，后听到雷声
B. 北京天坛的回音壁的回音现象
C. 同样的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些
D. 声音经过话筒后变得响亮
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解析： 先看到闪电，后听到雷声是由于光比声音传播得快，
不是声音的反射，故A错误；声音经过话筒后被放大，不是反射，
D错误；声音可以同光一样，具有反射现象，选项B、C中描述的都
是声音的反射现象，故B、C正确。
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2. 机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，如果用射线表示波
的传播方向，下列说法正确的是（ ）
A. 入射线与反射线一定在同一平面内，法线与这一平面垂直
B. 入射线与反射线可能在法线同侧
C. “回声”是声波的反射现象
D. “回声”是声波的折射现象
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解析： 波的反射遵守波的反射定律，即反射线在入射线和法线
所决定的平面内，反射线与入射线分居法线两侧，故A、B错误；
声波遇到障碍物时可发生反射，形成回声，因此“回声”是声波的
反射现象，故C正确，D错误。
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3. 一列声波由空气传到水中（ ）
A. 频率不变，波长变小 B. 频率不变，波长变大
C. 频率变小，波长变长 D. 频率变大，波长变大
解析： 声波由空气进入水中，波速变大，频率不变，由波速公
式v＝λf，知声波的波长变大，故B正确。
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4. 当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声
后，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左
边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为
（ ）
A. 170 m B. 340 m C. 425 m D. 680 m
解析： 由d＝v·＋v·，可得山谷的宽度约为d＝425 m，故
选项C正确。
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题组二 波的衍射现象
5. （多选）关于波的衍射，下列说法正确的是（ ）
A. 波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射
B. 一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象
C. 波长一定的机械波通过宽度不同的狭缝时，狭缝宽度越小衍射越
明显
D. 波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时波长越小衍射越明显
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解析： 波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍
射，故A正确；一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象，故B
正确；波长一定的机械波通过宽度不同的狭缝时，狭缝宽度越小衍
射越明显，故C正确；波长不同的机械波通过宽度一定的狭缝时波
长越长衍射越明显，故D错误。
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6. （2023·湖南长沙市高二期中）如图，蟾蜍在池塘边平静的水面上
鸣叫，形成了水波。已知水波的传播速度与水的深度成正相关，蟾
蜍的鸣叫频率f＝1 451 Hz。下列说法正确的是（ ）
A. 水波从浅水区传入深水区，频率变大
B. 池塘水面上的落叶做的是受迫振动
C. 在浅水区，水波更容易发生衍射现象
D. 若水波两个相邻波峰间距离为0.5 cm，则此处
水波的波速约为73 m/s
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解析： 蟾蜍声带的振动产生了在空气中传播的声波和在池塘中
传播的水波，无论是声波还是水波，它们都是由声带振动产生的，
所以其频率都应该等于声带的振动频率，故A错误；池塘水面上的
落叶随着水波而振动，做的是受迫振动，故B正确；由已知水波的
传播速度与水的深度成正相关，可知水波的波长与水深有关，深水
区的波长大，所以更容易发生衍射现象，故C错误；蟾蜍的鸣叫频
率f＝1 451 Hz，且水波波长λ＝0.5 cm＝0.005 m，则波速v＝λf＝
0.005×1 451 m/s≈7.3 m/s，故D错误。
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7. 如图所示，在水槽中放两块挡板，挡板中间留一个狭缝，观察水波
经过狭缝后的传播情况。已知水波的波长不变，但狭缝的宽度不
同，甲图狭缝较宽，乙图狭缝较窄。
下列说法正确的是（ ）
A. 机械波经过狭缝后均沿直线传播
B. 甲图狭缝宽度比波长大得较多，
衍射现象比较明显
C. 乙图狭缝宽度跟波长相差不大，衍射现象比较明显
D. 甲、乙两图中波的衍射现象均不明显
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解析： 机械波在传播过程中遇到狭缝后都会发生衍射现象，
当发生衍射时，机械波就会传播到本该是“阴影”的区域，不
再沿直线传播，A项错误；观察两幅图可以发现，题图乙中机械
波的波长跟狭缝的宽度相差不大，此时衍射现象明显，C项正
确，B、D项错误。
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8. （2023·江苏南京市高二月考）如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在
水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为
使水波能带动叶片振动，可用的方法是（ ）
A. 降低波源频率
B. 增大波源振幅
C. 减小波源距桥墩的距离
D. 增大波源距桥墩的距离
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解析： 水波波速不变，降低波源频率，根据v＝λf可知，波长增
大，衍射现象更明显，使水波能传播到叶片所在位置，从而使水波
带动叶片振动，而与波源距桥墩的距离、波源振幅无关，故B、
C、D错误，A正确。
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9. 海浪从远海传向海岸，已知海浪的传播速度与海水的深度有关，海
水越深，速度越大。一艘大船停泊在离岸较远处，振动的周期为8
s，则（ ）
A. 海浪拍打海岸的周期大于8 s
B. 海浪从远海传向海岸，相邻波峰之间的距离变大
C. 悬挂在船上摆长为1 m的单摆的振动周期为8 s
D. 让船停泊在离海岸更近处，海浪通过船体的衍射现象更明显
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解析： 海浪的机械振动频率不变，而海浪拍打海岸的周期与振
动周期相同，均为8 s，所以选项A错误；根据 v＝得，海浪的波长
λ＝vT，因海水越深，海浪传播速度越大，所以离海岸越近，波长
越小，即相邻波峰之间的距离变小，所以选项B错误；悬挂在船上
的单摆振动属于受迫振动，其振动频率取决于驱动力频率，与固有
频率无关，所以选项C正确；机械波发生明显衍射的条件是：障碍
物或孔的尺寸比波长小或差不多，离海岸更近时，海浪波长变小，
故衍射现象不如较远处明显，所以选项D错误。
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10. 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（v声＝340 m/s），此时汽车距山崖的
距离为（ ）
A. 160 m B. 300 m C. 325 m D. 650 m
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解析： 汽车匀速行驶，速度为v车＝15
m/s，声音在空气中传播速度不变。汽车从发
出笛声到接收到笛声，汽车与笛声运动时间相
同。如图所示。
设汽车在A点发出笛声，A点到山崖B的距离为x1，汽车运动到C点接收到笛声，设A、C距离为x2，C、B距离为x，因二者运动时间相同，
则有
x1＝x2＋x ①
x1＋x＝v声·t＝340 m/s·t ②
x2＝v车·t＝15 m/s·t ③
联立①②③得x＝325 m，故选C。
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11. “B超”可用于探测人体内脏的病变状况。如图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律为＝（式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2＝0.9v1，入射点与出射点之间
的距离是d，入射角是i，肿瘤的反射面恰好
与肝脏表面平行。求：肿瘤离肝脏表面的深
度h为多少？
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答案：
解析：超声波沿如图所示的路线传播，根据
＝，又因为v2＝0.9v1，所以sin θ＝0.9sin
i。又因为在直角三角形中，sin θ＝
，所以h＝。
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12. 如图所示，某列波以60°的入射角由甲介质射到乙介质的界面上，
同时产生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线夹角为
90°，此波在乙介质中的波速为1.2×105 km/s。
（1）该波的折射角为多少。
答案：30°
解析：由反射定律可得反射角为60°，由题图的几何关系可得折射角为r＝30°。
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（2）该波在甲介质中的传播速度为多少。
答案：2.08×105 km/s
解析： 由波的折射规律＝，
所以v甲＝ v乙＝v乙＝×1.2×105 km/s≈2.08×105km/s。
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（3）该波在两种介质中的波长比为多少。
答案：26∶15
解析： 因波长λ＝＝＝＝26∶15。
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谢谢观看!
