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第三章 机械波
第3节 波的反射、折射和衍射
初中知识回顾
光的反射
光的折射
光是一种电磁波，能够发生反射和折射现象。其实所有的波，如水波、声波等等都能发生反射、折射、衍射和干涉现象。且反射规律、折射规律、衍射规律、干涉规律都是相同的。
一、波的反射
一、波的反射
钱塘江大潮
一、波的反射
3. 注意：
① 反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同．
② 波遇到两种介质界面时，总存在反射.
2. 反射规律：
① 入射线、法线、反射线在同一平面内
② 入射线与反射线分居法线两侧
③ 反射角等于入射角
1. 定义：波传播过程中遇到介质界面返回原介质继续传播的现象。
二、波的折射
1.定义：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。
2.折射定律：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．
3.特点：折射时，波的频率不改变，波速和波长都发生了改变。（波发生折射的原因是波在不同介质中的速度不同）
注意：当波垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。
【猜一猜】波在传播途中如果遇到障碍物，能否继续向前传播？
波可以绕过障碍物继续传播
波的衍射
三、波的衍射
1.定义：波可以绕过障碍物或通过障碍物上的孔、缝而在障碍物的后面继续传播，这种现象叫做波的衍射。（一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。）
从文字角度理解衍射：
衍： 延展之意
波的衍射： 波延展到“影子”区域里的现象
阴影区域
(1)水波波长一定时，缝的大小与衍射现象明显程度的关系？
(2)缝宽一定时，水波波长（两亮纹间距）的大小与衍射现象明显程度的关系？
波长一定时，缝、孔的宽度越小，
衍射现象越明显
缝、孔的尺寸d一定时， 波长越大，衍射现象越明显
【看图总结】发生明显衍射的条件：
波长 狭缝宽度时，沿直线传播。
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相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。
3. 衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中。（波传到小孔或障碍物时，小孔或障碍物仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔或障碍物后面传播，就偏离了直线方向。）
4. 理解
① 衍射始终存在，只是有的衍射明显，有的衍射不明显。（波的直线传播只是在衍射不明显时的情况）
② 衍射时波长、频率、波速都不变。
③ 当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。
1、“隔墙有耳”是为什么？
声波波长：1.7 cm ~ 17 m
光波波长：0.4 m ~ 0.7 m
【现象解释】
2、为什么很难看到光的衍射现象？
波长越长（频率越低）的波，越容易发生衍射现象。
【例1】图中S为在水面上振动的波源，M、N为在水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动。为使A处水也能发生振动，下列方法无效的是(　 A 　 )
A.移动N使狭缝的宽度增大 B.使波源的频率减小
C.使波源的周期增大 D.移动N使狭缝的宽度减小
【例2】对于波长为100 m的声波,下列说法正确的是( 　D 　)
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大
C.声波能发生折射,但折射后频率发生变化
D.声波能发生反射,但反射后波速不变
【例3】(多选)观察水面波衍射的实验装置如图所示,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
【例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( 　C　 )
A.170 m　　B.340 m　　C.425 m　　D.680 m
【例5】如图所示，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，可以采用什么办法？
N板上移减小孔的大小；
降低波源振动频率、增加波长。
【思考】操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。走到离操场不远的教学大楼后面，听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音减弱得明显一些？为什么？
根据λ=v/f ，声波速度相同，频率越高的声波，波长越小，
越不容易发生衍射，人走到教学大楼后，高音减弱更明显。
课堂小结

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