资源简介

3.3　波的反射、折射和衍射
学习目标：
1. 了解波的反射和折射现象.
2. 理解波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件．
重难点：波的折射
一、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、法线与入射线在同一______内，反射线与入射线分居______两侧，反射角______入射角.
二、波的折射
1． 波的折射：光从一种介质进入另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：水波在______不同的水域传播时，在交界面处发生______.
三、波的衍射
1． 波的衍射：波绕过______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.
3． 波的衍射的普遍性：一切波都能发生______，______是波特有的现象.
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
例2.(多选)如图所示是观察水波衍射的实验装置．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)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是(　　)
A．此时能观察到波明显的衍射现象
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，能观察到更明显的衍射现象
应用练习：
1． (多选)以下关于波的认识，正确的是(　　)
A． 潜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． 超声波雷达的工作原理是利用波的折射
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． 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
3． 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0.3 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.6 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．221 m B．442 m C．374 m D．646 m
4． (多选)下列说法正确的是(　　)
A．波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象
B．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长
C．波长越长的波，越容易发生明显的衍射现象
D．只有波才有衍射现象
5． 如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图像，从图像可知(　　)
A．B侧水波是衍射波
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，衍射现象更明显
6． 在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 Hz，水波在水波槽中的传播速度是0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为(　　)
A．10 cm B．5 m C．d>1 cm D．d≤1 cm
7． 已知空气中的声速为340 m/s.现有几种声波：①周期为 s；②频率为104 Hz；③波长为10 m．它们传播时若遇到宽约为13 m的障碍物，能产生明显的衍射现象的是(　　)
A．①和② B．②和③ C．①和③ D．都可以
小结：
一、波的反射和折射
1． 波的反射遵从反射定律，即入射线、反射线及法线位于同一平面内，入射线、反射线分别位于法线的两侧，反射角等于入射角．
2． 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．
3． 波速是由介质决定的，波反射时是在同一介质中传播，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．
4． 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＝可知波长变大，反之变小．
二．波的衍射
1． 衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件．
2． 声波波长较长，一般在1.7 cm～17 m.
3． 波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．
3.3　波的反射、折射和衍射 答案
一、2． 平面，法线，等于.
二、1． 折射. 2． 深度，折射.
三、1． 障碍物. 2． 相差不多，更小. 3． 衍射，衍射.
例1.答案　D 解析　波线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；波线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，D对．
例2.答案　ABC 解析　观察题图可知孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故A对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故B对；若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故C对；若f增大，由λ＝，知λ变小，衍射现象变得不明显了，故D错．
应用练习：
1． 答案　ABD
2． 答案　A 解析　入射波与反射波在同种介质中传播，波速相同，频率由波源决定，频率相同，由λ＝知波长相同，选项A正确，B错误；因不知介质情况，入射波与折射波波长无法比较，选项C、D错误．
3． 答案　 C 解析　右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1＝0.3 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2＝1.9 s．山谷的宽度s＝v(t1＋t2)＝×340×2.2 m＝374 m，故C正确．
4． 答案　CD 解析　衍射是波特有的现象，即任何波都会发生衍射现象，只不过存在明显与不明显的差别而已，只有当障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小时，才会观察到明显的衍射现象，选项C、D正确．
5． 答案　 B 解析　B侧水波在传播过程中遇到带有窄缝的挡板后发生衍射，A侧水波是衍射波，选项A错误；同种机械波在相同介质中的传播速度相同，选项B正确；减小挡板间距离，衍射现象会更明显，但是衍射波的波速不变，频率不变，故波长不变，选项C错误；因为只有当挡板间距离跟波长差不多，或者比波长更小时，衍射现象才明显，所以当增大挡板间距离时，衍射现象不会更明显，选项D错误．
6． 答案　 D 解析　设水波波长为λ，当d≤λ时会发生明显的衍射现象，由题意知水波的波长λ＝＝ m＝0.01 m＝1 cm，即孔直径d≤1 cm，故选D.
7． 答案　C 解析　由公式v＝得，周期为 s的声波的波长为λ1＝vT＝340× m＝17 m；由公式v＝λf得频率为104 Hz的声波的波长为λ2＝＝ m＝0.034 m，产生明显衍射现象的条件是孔径、障碍物的尺寸小于波长或者与波长相差不大，故①能产生明显的衍射现象，②不能产生明显的衍射现象．波长为10 m的声波，障碍物宽度为13 m，与该声波波长相差不大，故③能产生明显的衍射现象．因此，能产生明显的衍射现象的是①和③，故C正确，A、B、D错误．
3.3　波的反射、折射和衍射 答案
一、2． 平面，法线，等于.
二、1． 折射. 2． 深度，折射.
三、1． 障碍物. 2． 相差不多，更小. 3． 衍射，衍射.
例1.答案　D 解析　波线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；波线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，D对．
例2.答案　ABC 解析　观察题图可知孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故A对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故B对；若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故C对；若f增大，由λ＝，知λ变小，衍射现象变得不明显了，故D错．
应用练习：
1． 答案　ABD
2． 答案　A 解析　入射波与反射波在同种介质中传播，波速相同，频率由波源决定，频率相同，由λ＝知波长相同，选项A正确，B错误；因不知介质情况，入射波与折射波波长无法比较，选项C、D错误．
3． 答案　 C 解析　右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1＝0.3 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2＝1.9 s．山谷的宽度s＝v(t1＋t2)＝×340×2.2 m＝374 m，故C正确．
4． 答案　CD 解析　衍射是波特有的现象，即任何波都会发生衍射现象，只不过存在明显与不明显的差别而已，只有当障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小时，才会观察到明显的衍射现象，选项C、D正确．
5． 答案　 B 解析　B侧水波在传播过程中遇到带有窄缝的挡板后发生衍射，A侧水波是衍射波，选项A错误；同种机械波在相同介质中的传播速度相同，选项B正确；减小挡板间距离，衍射现象会更明显，但是衍射波的波速不变，频率不变，故波长不变，选项C错误；因为只有当挡板间距离跟波长差不多，或者比波长更小时，衍射现象才明显，所以当增大挡板间距离时，衍射现象不会更明显，选项D错误．
6． 答案　 D 解析　设水波波长为λ，当d≤λ时会发生明显的衍射现象，由题意知水波的波长λ＝＝ m＝0.01 m＝1 cm，即孔直径d≤1 cm，故选D.
7． 答案　C 解析　由公式v＝得，周期为 s的声波的波长为λ1＝vT＝340× m＝17 m；由公式v＝λf得频率为104 Hz的声波的波长为λ2＝＝ m＝0.034 m，产生明显衍射现象的条件是孔径、障碍物的尺寸小于波长或者与波长相差不大，故①能产生明显的衍射现象，②不能产生明显的衍射现象．波长为10 m的声波，障碍物宽度为13 m，与该声波波长相差不大，故③能产生明显的衍射现象．因此，能产生明显的衍射现象的是①和③，故C正确，A、B、D错误．

展开更多......

收起↑