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(共25张PPT)
3.3波的反射、折射和衍射
学习目标要求 核心素养和关键能力
1.知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、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 1.核心素养
理解波的反射定律和折射规律。
2.关键能力
利用发生明显衍射现象的条件分析问题的能力
文学文化中的科学知识
《红楼梦》中有个非常有名的人物：“未见其人，先闻其声”这人是谁？
大家可知道“余音绕梁，三日不绝”的出处？
《列子.汤问》里记载：秦青顾谓其友曰：“昔韩娥东之齐，匮粮，过雍门，鬻歌假食。既去而余音绕梁欐，三日不绝，左右以其人弗去。”传说春秋战国时代，韩国有个名叫韩娥的歌唱能手，为了赞美她的歌声，有了“余音绕梁，三日不绝”这个成语。
以上两个文学事例里包含了什么物理知识呢？
北京天坛回音壁
声波的反射
一、波的反射
模型建构
一、波的反射
法线
分界面
反射定律：
（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．
（3）波遇到两种介质界面时，总存在反射．
入射角 ：
反射角 ：
反射线与法线的夹角 叫做反射角
入射线与法线的夹角 叫做入射角
怎样表示水波的入射方向和反射方向？
入射角 反射角
=
生活思考
一、波的反射
“余音绕梁，三日不绝” 中的科学知识
是声波的反射，当然这里运用了夸张的表达手法
如图所示，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静．这是怎么回事？难道是人的活动减少了吗？
提示：刚下过的雪是新鲜蓬松的，它的表面层有许多小气孔．当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大而口径小．所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部分的能量则被吸收掉了．所以不是人的活动减少了.
生活思考
一、波的反射
模型建构
界面
介质I
介质II
法线
波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同
折射定律：
折射角（ ）：
折射波的波线与两介质界面法线的夹角 叫做折射角。
入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比。
二、波的折射
1.当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。
2.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。
3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。
4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。
模型建构
注意：
界面
介质I
介质II
法线
所以大家现在知道要想精准叉到鱼，要怎么叉了吗？
界面
介质I
介质II
法线
二、波的折射
波现象 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
波产生折射的原因是波速不同。
二、波的折射
[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
D
生活思考
如图所示，骆驼队白天在沙漠中行走时，队伍后面的喊声，队伍前面往往听不到，而夜晚就不同，听的比较清楚，这是什么原因？
白天近地面的气温较高，声速较大，声速随离地面高度的增加而减小导致声音传播方向向上弯曲；夜晚地面温度较低，声速随离地面高度的增加而增加，声波的传播方向向下弯曲，这也是在夜晚声波传播地比较远的原因．
二、波的折射
三、波的衍射
波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
1.一切波都能发生衍射
2.衍射是波特有的现象
波在什么条件下能够发生明显的衍射现象呢？
实验探究
演示1：下面通过一个模拟视频观察水波通过不同宽度狭缝的传播情况
水波通过狭缝后的传播情况
结论1：波长一定的情况下，狭缝窄的，衍射现象比较明显
是不是可以得出结论狭缝越窄，衍射越明显呢？
三、波的衍射
演示2：保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长，观察波的传播情况有什么变化。
波长为狭缝宽度的
波长为狭缝宽度的
波长分别是狭缝宽度的
结论2：狭缝的宽度不变的情况下，波长越接近狭缝宽度，衍射现象越明显
实验探究
三、波的衍射
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。
实验探究
结论1：波长一定的情况下，狭缝窄的，衍射现象比较明显
结论2：狭缝的宽度不变的情况下，波长越接近狭缝宽度，衍射现象越明显
发生明显衍射现象的条件：
三、波的衍射
总结：
1、衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象；
2、衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异；
3、障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件；
4、一般情况下，波长较大的波更容易产生明显的衍射现象。
三、波的衍射
现在大家能说说，刚上课时提到的“未见其人，先闻其声”是因为什么了吗？
声波的衍射
生活思考
三、波的衍射
医院中有一种“B超”仪器，常用来探测人体内脏的位置及发现可能的病变，这种仪器为什么要使用超声波而不用普通的声波？
生活思考
1）超声波的频率范围为大于20000Hz，其相应波长小于17mm；超声波波长短，不易衍射，在一定距离内沿直线传播，方向性好，故所拍图像清晰。
2）超声波频率高，故超声波能量大，才容易穿透皮肤和组织。
三、波的衍射
无线电波绕过（衍射）高大的建筑物
三、波的衍射
练习：如图所示，是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图， ______ 情况中水波的频率最大；_______ 情况中水波的频率最小。
B
A
C
C
A
三、波的衍射
练习：如图所示，S为波源，MN为两块挡板，其中M固定，N板可上下移动，两板中间有一块缝，此时测得A点没有发生振动，为了使A点能振动起来，可采取的方法是（ ）
A、增大波源的频率
B、减小波源的频率
C、将N板上移一些
D、将N板下移一些
BC
三、波的衍射
例2　(多选)如图3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
三、波的衍射
ABC
[针对训练2] 在用水波槽做衍射实验时,若打击水面的振子振动频率是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,小孔的直径d应为(　 　)
A.10 cm B.50 cm
C.d>10 cm D.d<1 cm
D
课堂小结
一、 波的反射：当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象。
二、波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象。
三、波的衍射：波绕过障碍物继续传播的现象。
波现象 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
波的反射与折射的比较
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。

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