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第三章 机械波
3.3 波的反射、折射和衍射
选择性必修 第一册
【学习目标】
1.知道什么是波的反射、折射、衍射。
2.能根据波发生明显衍射的条件进行相关现象的判别。
3.了解波的衍射在生活中的应用，感受物理与生活之间的联系．
北京天坛回音壁
【生活化引入】
我们知道，声音在传播过程中，遇到障碍物时会发生反射。对着远处的峭壁大喊一声会听到回声，就是声波在峭壁上反射的结果。生活中，你是否注意过水波的反射？波的反射应该遵从什么规律？
一、波的反射
1.反射：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象．
波反射的实物图
2.反射定律：
波反射的线路图
（1）入射线（表示入射波方向的线）与法线的夹角i叫作入射角。
（2）反射线（表示反射波方向的线）与法线的夹角i'叫作反射角。
（3）在波的反射中，遵循下述规律：
①反射角等于入射角。
②反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同。
思考1：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
二、波的折射
波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波的　　　　　发生偏折的现象叫作波的折射．
传播方向
介质A
介质B
波折射的实物图
思考2：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？
提示：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．
三、波的衍射
【看图，猜一个成语】
“隔墙有耳”这一成语中蕴含着物理学中“波的衍射”这一原理
1.定义:波可以绕过 　　　　　继续传播,这种现象叫作波的衍射。
三、波的衍射
绕过障碍物
演示1：在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况（图 甲）。保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化（图 乙）
结论：波长一定的情况下，狭缝宽度越小，衍射现象越明显
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。
波长分别是狭缝宽度的
波长分别是狭缝宽度的
波长分别是狭缝宽度的
结论：狭缝的宽度不变的情况下，波长越长，衍射现象越明显
1.定义:波可以绕过 　　　　　继续传播,这种现象叫作波的衍射。
三、波的衍射
2.波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过　　　　　相差不多,或者比过　　　时,才能观察到明显的衍射现象。
更小
绕过障碍物
相差不多
3.一切波都能发生衍射。衍射是波特有的现象
例1.(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(　　)
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
答案:ABC　
例2.以下关于波的衍射的说法正确的是(　　)
A.波遇到障碍物时,一定会发生明显的衍射现象
B.当障碍物的尺寸比波长大得多时,衍射现象很明显
C.当孔的大小比波长小时,衍射现象很明显
D.只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时,才会发生明显的衍射现象
答案:C
例3.(多选)下列说法正确的是(　　)A．波发生反射时波的频率不变，波速变小，波长变短B．波发生反射时频率、波长、波速均不变C．波发生折射时的频率不变，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
答案：BC
例4.一列声波在空气中的波长为0.25 m。当该声波传入某种介质中时,波长变为0.8 m,若空气中的声速是340 m/s。求:
(1)该声波在介质中传播时的频率。
(2)该声波在介质中传播的速度大小
答案:(1)1 360 Hz　(2)1 088 m/s
例5.(多选)如图所示，S为在水面上振动的波源，M、N为水面上的两块挡板，其中N板可以移动，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，可采用的方法是(　　)
A．使波源的频率增大
B．使波源的频率减小
C．移动N使狭缝的距离增大
D．移动N使狭缝的距离减小
答案：BD
课堂小结
1.发生明显衍射的条件：孔、缝、障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长小的多
2.衍射现象是波的特有现象
3.波由一种介质进入另一种介质时，频率不变，波长、波速发生改变

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