3 波的反射、折射和衍射
[教材链接] (1)①返回来 ②法线 法线 等于 (2)传播方向
[科学探究]
1.在波的反射和折射现象中,反射波和折射波的频率都与波源即入射波的频率相同;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.
例1 BC [解析] 波发生反射时,是在同一种介质中传播,频率、波长和波速均不变,选项A错误,B正确;波发生折射时,是从一种介质传入另一种介质,波速发生变化,而波的频率由波源决定,所以波的频率不变,由公式v=λf可知,波长发生变化,选项C正确,D错误.
例2 (1)340 Hz 1530 m/s (2)1147.5 m
[解析] (1)该波的频率f==340 Hz
因为波从空气进入海水,频率不变,则在海水中的波速为v'=λ'f=1530 m/s
(2)入射波和反射波用时相同,则海水深为
h=v't=1147.5 m
变式1 325 m
[解析] 画出汽车与声音运动过程示意图如图所示,设汽车由A到C的距离为x1,C到山崖B的距离为x2,汽车鸣笛至司机听到回声所用时间为t=2 s,则==t,解得x2=325 m.
例3 (1)1700 Hz (2)1020 m/s (3)1∶1
[解析] (1)声波在介质Ⅰ中传播时,由v=λf得
f== Hz=1700 Hz
由于声波在不同介质中传播时,频率不变,所以声波在介质Ⅱ中传播时,频率为1700 Hz
(2)由v=λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为
v2=λ2f=0.6×1700 m/s=1020 m/s
(3)同一种声波由介质Ⅰ到介质Ⅱ的过程中,频率不变,故该声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ时,其频率之比为1∶1
[教材链接] (1)绕过 (2)①越明显 ②越明显 (3)相差不多 更小
例4 ABC [解析] 因为波长与孔的尺寸差不多,所以能够观察到明显的衍射现象,故A正确;若将孔AB扩大,则孔的尺寸大于波的波长,可能观察不到明显的衍射现象,故B正确;波通过孔后,波速、频率、波长不变,则挡板前、后波纹间的距离相等,故C正确;若孔的大小不变,使波源频率增大,因为波速不变,根据λ= 知,波长减小,则可能观察不到明显的衍射现象,故D错误.
变式2 D [解析] 由题图可知,A侧波是衍射波,故A错误;两侧的波的频率和波速相同,波长相同,即A侧相邻波纹间距等于B侧相邻波纹间距,故B错误;当孔的尺寸与波长差不多或者小于波长时会产生明显的衍射现象,增大挡板之间的间隙,衍射现象将变得不明显,故C错误;当孔的尺寸与波长差不多或者小于波长时会产生明显的衍射现象,则如果孔的大小不变,减小水波波源的频率,则波长变大,衍射现象将更明显,故D正确.
变式3 B [解析] 由图可直观看出,半波长为实、虚两圆半径之差,且挡板A的尺寸比波长大得多,而小孔B的宽度与波长差不多,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,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的宽度差不多,能够发生明显的衍射,故在阴影区Ⅱ、Ⅲ之内存在明显的衍射波的波形,故选项B正确.
随堂巩固
1.BCD [解析] 潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,声呐采用的是超声波,超声波的方向性好,遇到障碍物容易反射,故A错误;隐形飞机在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质,使雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,很难被发现,故B正确;雷达利用了波的反射,故C正确;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,故D正确.
2.D [解析] 机械波的传播速度由介质决定,选项A错误;波的频率由波源决定,与介质无关,选项B错误;折射后,波进入另一种介质,传播速度发生变化,频率不变,而反射后回到原来的介质,传播速度不变,选项C错误,D正确.
3.A [解析] 减小波源的振幅,位于A点的浮标做受迫振动的振幅相应减小,所以可以减小波源S的振动对浮标的影响,故A正确,B错误;增大波源的振动频率,由λ=可知,波长变小,则衍射现象更不明显,故C、D错误.3 波的反射、折射和衍射
1.B [解析] 波遇到普通房间的墙壁、地面、天花板会反射,当声源停止发声时,声音要经过一段时间才会消失,而且原声与回声相隔时间很短,人耳分辨不开,所以感觉声音洪亮,故选项B正确.
2.B [解析] 由于波的频率由波源决定,故声波从空气传入水中后频率不变,选项C、D错误;声波在水中的传播速度较大,由波速公式v=λf可得,声波在水中的波长较大,选项A错误,选项B正确.
3.D [解析] 在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,这是声波的反射现象,频率由波源决定,波速由介质决定,所以频率和波速均保持不变,选项A、B、C错误, D正确.
4.BC [解析] 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,故A正确,不符合题意;衍射是波特有的现象,横波和纵波都能发生衍射现象,故B错误,符合题意;声波传播过程中,遇到障碍物继续向前传播的现象称为衍射,在大树前说话,大树后面的人可以听到,这种现象是声波的衍射,故C错误,符合题意;在不同的介质中传播时,波会发生折射,波的频率不变,不同介质中波速不同,故D正确,不符合题意.
5.BC [解析] 不管波长为多少,常温常压下,声波在空气中传播速度都约为340 m/s,由波长、波速、频率关系式v=λf可知,波长越长,则频率越小,A错误,B正确;由发生明显衍射的条件可知,波长越长,则越容易发生明显衍射,C正确;任何波都可以发生衍射,D错误.
6.C [解析] 发生衍射现象时波的波长和频率都不变,都等于波源的波长和频率,由于波速由介质的性质决定,所以波速不变,选项A、B错误,选项C正确;由于衍射使波的能量分布范围变大,从而导致单位面积上的能量变小,振幅变小,选项D错误.
7.D [解析] 从声波的衍射来考虑,从A点走到墙后的B点,会听到声音变弱.由于女声比男声音调高,频率高,波长短,所以衍射更不明显,会听到女声比男声变弱得明显,故D正确.
8.A [解析] 若波长不变,则“小孔”尺寸越小衍射现象越明显,若“小孔”尺寸不变,则波长越大衍射现象越明显,为了使挡板下边的振动传到P点,可以把挡板M向右移动,也可以增大波长即减小频率,故A正确,B、C错误;移动挡板M使下边的振动传到P点,即“小孔”尺寸变小,通过“小孔”从下边传到上边的能量会变少,故D错误.
9.B [解析] 树叶A之所以不振动,是因为水波不能绕过桥墩传过来,也就是说波的衍射不太明显,而发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小或与波长差不多,所以让树叶A振动起来的方法是可以减小桥墩的尺寸或增大波长,波速一定,减小频率会增大波长,增大频率会减小波长,故A错误,B正确;改变波源与桥墩的距离和改变波源的振幅都不会让衍射更明显,故C、D错误.
10.BD [解析] 蟾蜍声带的振动产生了在空气中传播的声波和池塘中传播的水波,无论是声波还是水波,它们都是由声带振动产生,所以其频率都应该等于声带的振动频率,故A错误;由已知水波的传播速度与水的深度正相关,可知水波的波长与水深有关,深水区的波长大,所以更容易发生明显衍射现象,故B正确;水面上飘落的树叶只会上下振动,不会随波向前运动,故C错误;蟾蜍的鸣叫频率f=1451 Hz,且水波波长λ=0.5 cm=0.005 m,则波速v=λf=0.005×1451 m/s≈7.3 m/s,故D正确.
11.BD [解析] 根据光发生明显衍射现象的条件知,发生沙尘暴时,只有波长较长的一部分光能到达地面,据λ=知,到达地面的光是频率较低的一部分光,故B、D正确,A、C错误.
12.AD [解析] A、B处小船受到波浪影响是水波发生明显的衍射,波浪能传播到A、B处的结果,当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候,会发生明显的衍射现象.假设波浪的波长约为10 m,则不能发生明显衍射,而若波浪的波长约为50 m,则能发生明显衍射.
13.约为1 cm或小于1 cm
[解析] 在水槽中激发的水波波长为λ== m=0.01 m=1 cm.要观察到明显的衍射现象,应使小孔的直径跟波长相差不多或小于波长.
14.17 17.9
[解析] 设汽车在接收到P1、P2两个信号时距测速仪的距离分别为s1、s2,则
s1=v·Δt=0.2vΔt=68 m
s2=v·Δt=0.15vΔt=51 m
汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离为s=s1-s2=17 m.
已知测速仪匀速扫描,由题图乙记录的数据可求出汽车前进这段距离所用时间为
t=Δt=0.95 s.
汽车的速度v== m/s≈17.9 m/s.3 波的反射、折射和衍射
学习任务一 对波的反射和折射的理解
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空.
(1)波的反射
①反射现象:波遇到障碍物时会 继续传播的现象.
②反射定律:反射线、 和入射线在同一平面内,反射线和入射线分居 两侧,反射角 入射角.
(2)波的折射:波在传播过程中,由一种介质进入另一种介质时, 发生偏折的现象.
[科学探究]
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
2.波在发生折射过程中,方向一定改变吗
例1 (多选)下列说法正确的是 ( )
A.波发生反射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化
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,波的频率不变,但波长、波速发生变化
D.波发生折射时,波的频率、波长、波速均发生变化
例2 [2024·河北石家庄一中高二月考] 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)该波的频率为多少 在海水中的波速为多少
(2)若物体在海面上向海水发出的声音经1.5 s后听到回声,则海水深为多少
变式1 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,此时汽车与山崖的距离是多少 (v声=340 m/s)
例3 一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m.当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为0.6 m,如图所示,若介质Ⅰ中的声速是340 m/s.
(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率;
(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度;
(3)若另一种声波在介质Ⅱ中的传播速度为1400 m/s,按图中的方向从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中,求它在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比.
【要点总结】
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.
学习任务二 对波的衍射的理解
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空.
(1)定义:波可以 障碍物继续传播,这种现象叫作波的衍射.
(2)影响衍射明显程度的因素
①波长:在缝、孔的宽度或障碍物的尺寸保持不变的条件下,波长越长,衍射 .
②缝、孔的宽度或障碍物的尺寸:在波长保持不变的条件下,缝、孔的宽度或障碍物的尺寸越小,衍射 .
(3)发生明显衍射的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 ,或者比波长 时,才能发生明显的衍射现象.
例4 (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.对于波经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是 ( )
A.此时能观察到明显的衍射现象
B.若将孔AB扩大,则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.若孔的大小不变,使波源频率增大,则一定能观察到明显的衍射现象
[反思感悟]
变式2 [2025·北京通州区期末] 如图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图样.下列说法正确的是 ( )
A.B侧波是衍射波
B.B侧相邻波纹间距大于A侧相邻波纹间距
C.增大挡板之间的间隙,衍射现象将更明显
D.如果孔的大小不变,减小水波波源的频率,衍射现象将更明显
[反思感悟]
变式3 如图所示,O是水面上一波源,实、虚线分别表示该时刻相邻的波峰、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以外区域
C.阴影Ⅱ以外区域
D.阴影Ⅲ以外区域
[反思感悟]
【要点总结】
1.衍射是波特有的现象,一切波都能发生衍射现象.
2.缝、孔的宽度或障碍物的尺寸大小并不是决定衍射能否发生的条件,仅是衍射现象是否明显的条件.
3.当波长与障碍物的尺寸相比非常小时,波将沿直线传播,观察不到明显衍射现象.
1.(波的反射和折射)(多选)以下关于波的认识,正确的是 ( )
A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的折射原理
B.隐形飞机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.雷达利用了波的反射
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.(波的反射与折射)对于波长为100 m的声波,下列说法正确的是 ( )
A.在同一介质中,比波长为20 m的声波传播快
B.在空气中的频率比在水中的大
C.声波能发生折射,且折射后频率发生变化
D.声波能发生反射,且反射后波速不变
3.(波的衍射)[2025·浙江学军中学高二月考] 如图所示,有一人在河边钓鱼,浮标位于A点,S为在水面上沿竖直方向振动的波源,M、N是水面上的两块固定挡板,两板中间有一狭缝.波源S的振动引起浮标上下振动,下列说法正确的是 ( )
A.减小波源的振幅,可以减小波源S的振动对浮标的影响
B.增大波源的振幅,可以减小波源S的振动对浮标的影响
C.减小波源的波长,衍射现象更明显
D.增大波源的振动频率,衍射现象更明显3 波的反射、折射和衍射 (时间:40分钟 总分:68分)
(选择题每小题4分)
◆ 知识点一 波的反射与折射
1.人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话的声音要洪亮,下列说法正确的是 ( )
A.室内空气不流动 B.室内声源多次反射
C.室内声音发生折射 D.室内物体会吸收声音
2.一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大,则 ( )
A.声波频率不变,波长变小
B.声波频率不变,波长变大
C.声波频率变小,波长变大
D.声波频率变大,波长变小
3.关于回声,下列说法中正确的是 ( )
A.在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,回声的频率发生了变化
B.在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,回声的波速发生了变化
C.在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,这是声音的折射现象
D.在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,这是声音的反射现象
4.(多选)[2024·贵州贵阳一中高二月考] 下列关于波的反射、折射和衍射的说法中,错误的是 ( )
A.水波从深水区向浅水区传播时,会因为折射改变传播方向
B.衍射是横波特有的现象,纵波不能发生衍射现象
C.在大树前说话,大树后面的人可以听到,这种现象是声波的反射
D.发生折射时波的频率不变,波速改变
◆ 知识点二 波的衍射
5.(多选)波长为60 m和17 m的两列声波在空气中传播时,下列叙述正确的是 ( )
A.波长为60 m的声波比17 m的声波传播速度慢
B.波长为60 m的声波比17 m的声波频率小
C.波长为60 m的声波比17 m的声波易发生明显衍射
D.波长为17 m的声波不能发生衍射
6.[2024·河北邢台一中月考] 一列水波穿过小孔发生了明显衍射现象,衍射后水波与衍射前水波相比 ( )
A.波长变短 B.频率变高
C.波速不变 D.振幅不变
7.在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN,墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源(女声比男生音调高).某人从图中A点走到靠近墙的B点,在此过程中,如果从声波的衍射来考虑,则会听到 ( )
A.声音变响,男声比女声变响得明显
B.声音变响,女声比男声变响得明显
C.声音变弱,男声比女声变弱得明显
D.声音变弱,女声比男声变弱得明显
8.[2025·重庆合川区期末] 如图所示,挡板M可以左右移动,挡板N是固定的.现在把M、N两块挡板中的缝隙当作一个“小孔”来做水波的衍射实验,出现了如图所示的图样,P点的水没有动起来 ( )
A.为了使挡板下边的振动传到P点,可以把挡板M向右移动
B.为了使挡板下边的振动传到P点,可以把挡板M向左移动
C.为了使挡板下边的振动传到P点,可以增大水波的频率
D.移动挡板M使下边的振动传到P点,通过“小孔”从下边传到上边的能量更多了
9.如图所示,P为桥墩,A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶,波源S连续振动,形成水波,此时树叶A静止不动.为使水波能带动树叶A振动,可采用的方法是 ( )
A.增大波源的频率
B.减小波源的频率
C.增大波源与桥墩的距离
D.增大波源的振幅
10.(多选)蟾蜍在水塘边平静的水面上鸣叫,形成如图所示的水波.已知水波的传播速度与水的深度正相关,蟾蜍的鸣叫频率为1451 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.在深水区,水波更容易发生明显衍射现象
C.水面上飘落的树叶会被水波推向岸边
D.测得图中蟾蜍左上位置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7.3 m/s
11.(多选)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
12.(多选)如图所示,一小型渔港的防波堤两端M、N相距约60 m,在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪.某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播,下列说法正确的有 ( )
A.假设波浪的波长约为10 m,则A、B两处小船基本上不受波浪影响
B.假设波浪的波长约为10 m,则A、B两处小船明显受到波浪影响
C.假设波浪的波长约为50 m,则A、B两处小船基本上不受波浪影响
D.假设波浪的波长约为50 m,则A、B两处小船明显受到波浪影响
13.(10分)在水波槽的衍射实验中,若打击水面的物体振动频率是5 Hz,水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s,为观察到明显的衍射现象,小孔直径d应为多少
14.(10分)图甲是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收的信号间的时间差,测出被测车辆的速度.图乙中P1、P2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描,P1、P2之间的时间间隔Δt=1.0 s,超声波在空气中传播的速度是v=340 m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图乙可知,汽车在接收到P1、P2两个信号的时间间隔内前进的距离是 m,汽车的速度是 m/s. (共57张PPT)
3 波的反射、折射和衍射
学习任务一 对波的反射和折射的理解
学习任务二 对波的衍射的理解
备用习题
随堂巩固
练习册
◆
答案核查【导】
答案核查【练】
学习任务一 对波的反射和折射的理解
［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空.
(1) 波的反射
① 反射现象：波遇到障碍物时会________继续传播的现象.
② 反射定律：反射线、______和入射线在同一平面内，反射线和入射线分居
______两侧，反射角______入射角.
返回来
法线
法线
等于
(2) 波的折射：波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质时，__________
发生偏折的现象.
传播方向
［科学探究］
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？
[答案] 在波的反射和折射现象中，反射波和折射波的频率都与波源即入射波的
频率相同；反射现象是在同种介质中传播，波速相同，由 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.波在发生折射过程中，方向一定改变吗？
[答案] 不一定，如果入射波垂直于交界面时，传播方向保持不变.
例1 (多选)下列说法正确的是( )
A.波发生反射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化
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,波的频率不变,但波长、波速发生变化
D.波发生折射时,波的频率、波长、波速均发生变化
[解析] 波发生反射时,是在同一种介质中传播,频率、波长和波速均不变,选项A错误,
B正确;波发生折射时,是从一种介质传入另一种介质,波速发生变化,而波的频率由波
源决定,所以波的频率不变,由公式 可知,波长发生变化,选项C正确,D错误.
√
√
例2 ［2024·河北石家庄一中高二月考］ 某物体发出的声音在空气中的波长为
，波速为，在海水中的波长为 .
(1) 该波的频率为多少 在海水中的波速为多少
[答案] ;
[解析] 该波的频率
因为波从空气进入海水，频率不变，则在海水中的波速为
例2 ［2024·河北石家庄一中高二月考］ 某物体发出的声音在空气中的波长为
，波速为，在海水中的波长为 .
(2) 若物体在海面上向海水发出的声音经 后听到回声，则海水深为多少？
[答案]
[解析] 入射波和反射波用时相同，则海水深为
变式1 有一辆汽车以 的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车
鸣笛后司机听到回声，此时汽车与山崖的距离是多少？
[答案]
[解析] 画出汽车与声音运动过程示意图如图所示，设汽车由到的距离为 ，
到山崖的距离为，汽车鸣笛至司机听到回声所用时间为 ，则
，解得 .
例3 一列声波在介质Ⅰ中的波长为 .当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质
Ⅱ中时，波长变为，如图所示，若介质Ⅰ中的声速是 .
(1) 求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；
[答案]
[解析] 声波在介质Ⅰ中传播时，由 得
由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在
介质Ⅱ中传播时，频率为
例3 一列声波在介质Ⅰ中的波长为 .当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质
Ⅱ中时，波长变为，如图所示，若介质Ⅰ中的声速是 .
(2) 求该声波在介质Ⅱ中传播的速度；
[答案]
[解析] 由 得声波在介质Ⅱ中的传播速度为
例3 一列声波在介质Ⅰ中的波长为 .当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质
Ⅱ中时，波长变为，如图所示，若介质Ⅰ中的声速是 .
(3) 若另一种声波在介质Ⅱ中的传播速度为 ，按图中的方向从介质Ⅰ射
入介质Ⅱ中，求它在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比.
[答案]
[解析] 同一种声波由介质Ⅰ到介质Ⅱ的过程中，频率不变，
故该声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ时，其频率之比为
【要点总结】
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，由可知波长变长，反之变短.
学习任务二 对波的衍射的理解
［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空.
(1) 定义:波可以______障碍物继续传播,这种现象叫作波的衍射.
绕过
(2) 影响衍射明显程度的因素
① 波长:在缝、孔的宽度或障碍物的尺寸保持不变的条件下,波长越长,衍射
_________.
② 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸:在波长保持不变的条件下,缝、孔的宽度或障
碍物的尺寸越小,衍射________.
越明显
越明显
(3) 发生明显衍射的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长__________,
或者比波长______时,才能发生明显的衍射现象.
相差不多
更小
例4 (多选)如图所示是观察水面波衍射的实验装置,和是两块挡板, 是一
个小孔, 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.对于波经过孔之后的传播情况,下列描述正
确的是( )
A.此时能观察到明显的衍射现象
B.若将孔 扩大,则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.若孔的大小不变,使波源频率增大,则一定能观察到明显
的衍射现象
√
√
√
[解析] 因为波长与孔的尺寸差不多,所以能够观察到明显的衍射现象,故A正确;
若将孔 扩大,则孔的尺寸大于波的波长,可能观察不到明显的衍射现象,故B正
确;波通过孔后, 波速、频率、波长不变,则挡板前、后波纹间的距离相等, 故C正
确;若孔的大小不变,使波源频率增大,因为波速不变, 根据
知,波长减小,则可能观察不到明显的衍射现象, 故D
错误.
变式2 ［2025·北京通州区期末］ 如图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射
图样.下列说法正确的是( )
A. 侧波是衍射波
B.侧相邻波纹间距大于 侧相邻波纹间距
C.增大挡板之间的间隙，衍射现象将更明显
D.如果孔的大小不变，减小水波波源的频率，衍射现象将更明显
√
[解析] 由题图可知， 侧波是衍射波，故A错误；两侧的波的频率和波速相同，
波长相同，即侧相邻波纹间距等于 侧相邻波纹间距，故B错误；当孔的尺寸
与波长差不多或者小于波长时会产生明显的衍射现象，增大挡板之间的间隙，
衍射现象将变得不明显，故C错误；当孔的尺寸与波长差不多或者小于波长时
会产生明显的衍射现象，则如果孔的大小不变，减小水波波源的频率，则波长
变大，衍射现象将更明显，故D正确.
变式3 如图所示, 是水面上一波源,实、虚线分别表示该
时刻相邻的波峰、波谷,是挡板, 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以外区域
C.阴影Ⅱ以外区域 D.阴影Ⅲ以外区域
[解析] 由图可直观看出,半波长为实、虚两圆半径之差,且挡板 的尺寸比波长大
得多,而小孔 的宽度与波长差不多，根据波发生明显衍射的条件知,该波在挡板
处的衍射现象很不明显,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 的宽度差不多,能够发生明显的衍射,故在阴影区Ⅱ、Ⅲ之内存在明显的
衍射波的波形,故选项B正确.
√
【要点总结】
1.衍射是波特有的现象,一切波都能发生衍射现象.
2.缝、孔的宽度或障碍物的尺寸大小并不是决定衍射能否发生的条件,仅是衍射
现象是否明显的条件.
3.当波长与障碍物的尺寸相比非常小时,波将沿直线传播,观察不到明显衍射现象.
1.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
听到右边山坡反射回来的声音，又经过 后听到左边山坡反射回来的声
音.若声速为 ，则这个山谷的宽度约为( )
A. B. C. D.
[解析] 右边的声波从发出到反射回来所用时间为 ，左边的声波从发出
到反射回来所用的时间为 ,则山谷的宽度
，故C正确.
√
2.如图所示，为水面上一波源，、 是两块挡板，两板中间有一狭缝，此时
观察不到点振动，为了能观察到 点的振动，可采用的方法是( )
A.增大波源的振幅 B.减小波源的频率
C.将波源向左移 D.将 板向右移
[解析] 观察不到 点振动，说明衍射现象不明显，要使衍射现象变得明显，可
以减小波源的频率以增大波长，或将 板向左移减小狭缝的尺寸，故B正确.
√
3.(多选)下列叙述属于波的反射现象的是( )
A.夏日的雷声有时会轰鸣不绝
B.在空房间里讲话，会感到声音比在野外响
C.水波从深水区入射到浅水区时方向变化
D.讲话者又听到自己的回声
[解析] 选项A、B、D都属于波的反射现象，选项C属于波的折射现象.
√
√
√
4.下列关于波的认识，错误的是( )
A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，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.雷达的工作原理是利用波的折射进行定位
D.水波从深水区传到浅水区时传播方向改变是波的折射现象
[解析] 声呐利用了超声波反射原理，A正确；隐形飞机怪异的外形及表面涂特
殊隐形物质都是为了减少其对电磁波的反射，B正确；雷达的工作原理是利用
电磁波的反射进行定位，C错误；水波从深水区传到浅水区时，可把深水区域
和浅水区域视为不同介质，故发生的是折射现象，D正确.
√
5.(多选)如图所示为水波的衍射现象，为波源， 为挡板上的小孔宽度，相邻弧
线间距为一个波长，其中符合事实的是( )
A. B. C. D.
[解析] 波发生明显的衍射现象的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长
相比差不多或比波长更小，由图可知，小孔宽度较大时，不能发生明显的衍射
现象，故A错误，B正确；由图可知，小孔宽度较小时，能发生明显的衍射现象，
因频率不变，而波速也不变，则波长也会不变，故C正确，D错误.
√
√
6.(多选)青岛临近黄海，是国内著名的滨海旅游城市，其海岸线长达800多公里，
拥有众多优良海水浴场.在石老人海水浴场，某同学漂浮在海面上，水波以
的速率向着海滩传播，该同学记录了第1个波峰到第10个波峰通过身下的
时间间隔为 .下列说法正确的是( )
A.该同学很快就会漂流到沙滩上
B.该水波的周期为
C.该水波的波长为
D.该水波可以绕过石老人继续传播属于波的衍射
现象
√
√
[解析] 该同学只会在平衡位置附近振动，不会随波迁移，A错误；该水波的周
期为，B错误；根据波长公式得 ，C正确；该水波可
以绕过石老人继续传播属于波的衍射现象，D正确.
7.一列声波在空气中的波长为.当该声波传入某种介质中时,波长变为 ,
若空气中的声速是 .求:
(1) 该声波在介质中传播时的频率;
[答案]
[解析] 声波在空气中传播时,由 得
由于声波在不同介质中传播时,频率不变,所以声波在该介质中传播时,频率仍为
.
7.一列声波在空气中的波长为.当该声波传入某种介质中时,波长变为 ,
若空气中的声速是 .求:
(2) 该声波在介质中传播的速度大小.
[答案]
[解析] 由 得
.
8.如图所示，相邻实线间的距离等于一个波长，试大致画出波通过孔和 以及
遇到障碍物和 之后的传播情况.
[答案] 如图所示
[解析] 由题图可知，孔和障碍物的尺寸跟波长相差不多，因此，从孔 传出
的波和遇到障碍物之后的波均有明显的衍射现象；孔和障碍物 的尺寸跟波
长相比相差较大，因此，从孔传出的波和遇到障碍物 之后的波无明显的衍射
现象.在画通过孔 的衍射波时要强调画出的同心半圆都是以
孔为圆心的；遇到障碍物 之后波的传播并没有受影响；
而从孔传出的波和遇到障碍物 之后的波只沿直线传播.所
以从孔、传出的波和遇到障碍物、 之后的波如图所示.
1.(波的反射和折射)(多选)以下关于波的认识，正确的是( )
A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的折射原理
B.隐形飞机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.雷达利用了波的反射
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] 潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，声呐采用的是超声波，超声
波的方向性好，遇到障碍物容易反射，故A错误；隐形飞机在机身表面涂有高
效吸收电磁波的物质，使雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，
故B正确；雷达利用了波的反射，故C正确；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，故D正确.
√
√
√
2.(波的反射与折射)对于波长为 的声波,下列说法正确的是( )
A.在同一介质中,比波长为 的声波传播快
B.在空气中的频率比在水中的大
C.声波能发生折射,且折射后频率发生变化
D.声波能发生反射,且反射后波速不变
[解析] 机械波的传播速度由介质决定,选项A错误；波的频率由波源决定,与介质
无关,选项B错误；折射后,波进入另一种介质,传播速度发生变化,频率不变，而
反射后回到原来的介质,传播速度不变,选项C错误，D正确.
√
3.(波的衍射)［2025·浙江学军中学高二月考］ 如图所示，有一人在河边钓鱼，
浮标位于点，为在水面上沿竖直方向振动的波源，、 是水面上的两块固
定挡板，两板中间有一狭缝.波源 的振动引起浮标上下振动，下列说法正确的
是( )
A.减小波源的振幅，可以减小波源 的振动对浮标的影响
B.增大波源的振幅，可以减小波源 的振动对浮标的影响
C.减小波源的波长，衍射现象更明显
D.增大波源的振动频率，衍射现象更明显
√
[解析] 减小波源的振幅，位于 点的浮标做受迫振动的振幅相应减小，所以可
以减小波源 的振动对浮标的影响，故A正确，B错误；增大波源的振动频率，
由 可知，波长变小，则衍射现象更不明显，故C、D错误.
练习册
知识点一 波的反射与折射
1.人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话的声音要洪亮，下列说法正确的是
( )
A.室内空气不流动 B.室内声源多次反射
C.室内声音发生折射 D.室内物体会吸收声音
√
[解析] 波遇到普通房间的墙壁、地面、天花板会反射，当声源停止发声时，声
音要经过一段时间才会消失，而且原声与回声相隔时间很短，人耳分辨不开，
所以感觉声音洪亮，故选项B正确.
2.一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大,则 ( )
A.声波频率不变,波长变小 B.声波频率不变,波长变大
C.声波频率变小,波长变大 D.声波频率变大,波长变小
[解析] 由于波的频率由波源决定,故声波从空气传入水中后频率不变,选项C、D
错误;声波在水中的传播速度较大,由波速公式 可得,声波在水中的波长较
大,选项A错误,选项B正确.
√
3.关于回声，下列说法中正确的是( )
A.在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，回声的频率发生了变化
B.在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，回声的波速发生了变化
C.在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声音的折射现象
D.在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声音的反射现象
[解析] 在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的反射现象，频率由波
源决定，波速由介质决定，所以频率和波速均保持不变，选项A、B、C错误，
正确.
√
4.(多选)［2024·贵州贵阳一中高二月考］ 下列关于波的反射、折射和衍射的说
法中，错误的是( )
A.水波从深水区向浅水区传播时，会因为折射改变传播方向
B.衍射是横波特有的现象，纵波不能发生衍射现象
C.在大树前说话，大树后面的人可以听到，这种现象是声波的反射
D.发生折射时波的频率不变，波速改变
√
√
[解析] 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，故A
正确，不符合题意；衍射是波特有的现象，横波和纵波都能发生衍射现象，故
B错误，符合题意；声波传播过程中，遇到障碍物继续向前传播的现象称为衍
射，在大树前说话，大树后面的人可以听到，这种现象是声波的衍射，故C错
误，符合题意；在不同的介质中传播时，波会发生折射，波的频率不变，不同
介质中波速不同，故D正确，不符合题意.
知识点二 波的衍射
5.(多选)波长为和 的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是
( )
A.波长为的声波比 的声波传播速度慢
B.波长为的声波比 的声波频率小
C.波长为的声波比 的声波易发生明显衍射
D.波长为 的声波不能发生衍射
[解析] 不管波长为多少，常温常压下，声波在空气中传播速度都约为 ，
由波长、波速、频率关系式 可知，波长越长，则频率越小，A错误，B正
确；由发生明显衍射的条件可知，波长越长，则越容易发生明显衍射，C正确；
任何波都可以发生衍射，D错误.
√
√
6.［2024·河北邢台一中月考］一列水波穿过小孔发生了明显衍射现象，衍射后
水波与衍射前水波相比( )
A.波长变短 B.频率变高 C.波速不变 D.振幅不变
[解析] 发生衍射现象时波的波长和频率都不变，都等于波源的波长和频率，由
于波速由介质的性质决定，所以波速不变，选项A、B错误，选项C正确；由于
衍射使波的能量分布范围变大，从而导致单位面积上的能量变小，振幅变小，
选项D错误.
√
7.在空旷的广场上有一堵较高大的墙 ，墙的一侧 点有一个正在播放男女
声合唱歌曲的声源 (女声比男生音调高).某人从
图中 点走到靠近墙的 点，在此过程中，如果
从声波的衍射来考虑，则会听到( )
A.声音变响，男声比女声变响得明显 B.声音变响，女声比男声变响得明显
C.声音变弱，男声比女声变弱得明显 D.声音变弱，女声比男声变弱得明显
[解析] 从声波的衍射来考虑,从点走到墙后的 点,会听到声音变弱.由于女声比
男声音调高，频率高，波长短，所以衍射更不明显，会听到女声比男声变弱得
明显，故D正确.
√
8.［2025·重庆合川区期末］如图所示，挡板 可以左右
移动，挡板是固定的.现在把、 两块挡板中的缝隙
当作一个“小孔”来做水波的衍射实验，出现了如图所示
的图样， 点的水没有动起来( )
A.为了使挡板下边的振动传到点，可以把挡板 向右移动
B.为了使挡板下边的振动传到点，可以把挡板 向左移动
C.为了使挡板下边的振动传到 点，可以增大水波的频率
D.移动挡板使下边的振动传到 点，通过“小孔”从下边传到上边的能量更多了
√
[解析] 若波长不变，则“小孔”尺寸越小衍射现象越明显，若“小孔”尺寸不变，
则波长越大衍射现象越明显，为了使挡板下边的振动传到点，可以把挡板 向
右移动，也可以增大波长即减小频率，故A正确，B、C错误；移动挡板 使下
边的振动传到 点，即“小孔”尺寸变小，通过“小孔”从下边传到上边的能量会变
少，故D错误.
9.如图所示,为桥墩, 为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶,
波源连续振动,形成水波,此时树叶 静止不动.为使水波能
带动树叶 振动,可采用的方法是( )
A.增大波源的频率 B.减小波源的频率
C.增大波源与桥墩的距离 D.增大波源的振幅
[解析] 树叶 之所以不振动,是因为水波不能绕过桥墩传过
来,也就是说波的衍射不太明显,而发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长小
或与波长差不多,所以让树叶 振动起来的方法是可以减小桥墩的尺寸或增大波
长,波速一定, 减小频率会增大波长,增大频率会减小波长,故A错误,B正确; 改变波
源与桥墩的距离和改变波源的振幅都不会让衍射更明显,故C、D错误.
√
10.(多选)蟾蜍在水塘边平静的水面上鸣叫，形成如图所示的水波.已知水波的传
播速度与水的深度正相关，蟾蜍的鸣叫频率为 .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.在深水区，水波更容易发生明显衍射现象
C.水面上飘落的树叶会被水波推向岸边
D.测得图中蟾蜍左上位置水波两个相邻波峰间距离为
，则此处水波的波速约为
√
√
[解析] 蟾蜍声带的振动产生了在空气中传播的声波和池塘中传播的水波，无论
是声波还是水波，它们都是由声带振动产生，所以其频率都应该等于声带的振
动频率，故A错误；由已知水波的传播速度与水的深度正相关，可知水波的波
长与水深有关，深水区的波长大，所以更容易发生明显衍射现象，故B正确；
水面上飘落的树叶只会上下振动，不会随波向前运动，故C错误；蟾蜍的鸣叫
频率，且水波波长 ，
则波速 ，故D正确.
11.(多选)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，发生沙尘暴时，只有波长较长的一
部分光能到达地面，据 知，到达地面的光是频率较低的一部分光，故B、
D正确，A、C错误.
√
√
12.(多选)如图所示，一小型渔港的防波堤两端、 相
距约，在防波堤后、 两处有两个小船进港躲避
风浪.某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防
波堤传播，下列说法正确的有( )
A.假设波浪的波长约为，则、 两处小船基本上不受波浪影响
B.假设波浪的波长约为，则、 两处小船明显受到波浪影响
C.假设波浪的波长约为，则、 两处小船基本上不受波浪影响
D.假设波浪的波长约为，则、 两处小船明显受到波浪影响
√
√
[解析] 、处小船受到波浪影响是水波发生明显的衍射，波浪能传播到、
处的结果，当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明
显的衍射现象.假设波浪的波长约为 ，则不能发生明显衍射，而若波浪的波
长约为 ，则能发生明显衍射.
13.(10分)在水波槽的衍射实验中，若打击水面的物体振动频率是 ，水波在
水槽中的传播速度为，为观察到明显的衍射现象，小孔直径 应为多少？
[答案] 约为或小于
[解析] 在水槽中激发的水波波长为 .要观察到明
显的衍射现象，应使小孔的直径跟波长相差不多或小于波长.
14.(10分)图甲是在高速公路上用超声波测速仪测量车速
的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发
出和接收的信号间的时间差，测出被测车辆的速度.图乙
中、是测速仪发出的超声波信号，、 分别是
、由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描，、 之间的时间间隔
，超声波在空气中传播的速度是 ，若汽车是匀速行驶的，
则根据图乙可知，汽车在接收到、 两个信号的时间间隔内前进的距离是
_ __，汽车的速度是_____ .
[解析] 设汽车在接收到、两个信号时距测速仪的距离分别为、 ，则
汽车在接收到、两个信号之间的时间内前进的距离为 .
已知测速仪匀速扫描，由题图乙记录的数据可求出汽车
前进这段距离所用时间为
.
汽车的速度 .
（1）①返回来 ②法线,法线,等于 （2）传播方向
［科学探究］ 1.在波的反射和折射现象中，反射波和折射波的频率都与波源即
入射波的频率相同；反射现象是在同种介质中传播，波速相同，由可知，
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.
例1.BC 例2.（1）, （2） 变式1.
例3.（1） （2） （3）
［教材链接］.（1）绕过 （2）①越明显 ②越明显 （3）相差不多,
更小 例4.ABC 变式2.D 变式3.B
随堂巩固
1.BCD 2.D 3.A
基础巩固练
1.B 2.B 3.D 4.BC 5.BC 6.C 7.D 8.A 9.B
综合提升练
10.BD 11.BD 12.AD 13.约为或小于
拓展挑战练
14.,
