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第三章 机械波
第3节 波的反射、折射和衍射
新教材人教版 物理（高中选择性必修第一册）
课堂引入
刺破气球
钱塘江大潮
思考与讨论：
1、当刺破气球后，你听到了什么？
2、钱塘江大潮为什么会出现回头潮？
波的反射
01
波的折射
02
波的衍射
03
是否遵循一定的物理规律呢？
一、波的反射
1.波的反射：
法线
分界面
2.波的反射定律：
（1）反射线、入射线和法线在同一平面内，反射线和入射线分别位于法线两侧，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。
水波的反射
波传播过程中遇到介质界面返回原介质继续传播的现象。
人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利用声波的什么特点提高耳朵的接收能力？
生活中的实例
一、波的反射
夏日的雷声轰鸣不绝
雪后的万籁俱静
3.回声现象
应用：回声测距
(1)均静止时：声源距障碍物的距离为 。
(2)靠近时：当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时,声源发声时障碍物到声源的距离为 。
(3)远离时：当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时,声源发声时障碍物到声源的距离 。
二、波的折射
界面
介质I
介质II
法线
1.波的折射：
2.波的反射定律：
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．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。
水波的折射
波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象。
注意：波发生折射的原因
波在不同介质中的传播速度不同。
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？
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。
二、波的折射
由于光的折射，有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。
生活中的实例
隔墙有耳现象
声波绕过墙壁进入另一侧
三、波的衍射
《红楼梦》中形容王熙凤的“未见其人，先闻其声”。
思考：为什么会出现这种现象呢？
水波遇到小石子、芦苇等细小的障碍物时，会绕过它们继续传播。
三、波的衍射
1.波的衍射：
“衍”——即“延展”
波的衍射——波延展到“阴影”区域里的现象。
波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
障碍物
阴影区
阴影区
阴影区
阴影区
波源
波在什么条件下能够发生明显的衍射现象呢？
三、波的衍射
在波长一定的情况下，缝宽对衍射实验的影响
结论：波长λ一定时，缝宽d减小，衍射趋于明显。
在狭缝宽度一定的情况下，波长对衍射实验的影响
结论：缝宽d一定时，波长λ减小，衍射趋于不明显。
2.影响衍射明显程度的因素
三、波的衍射
思考与讨论：是否可以说成是发生衍射现象的条件？
3.注意：
障碍物尺寸
缝宽度
小孔宽度
波长λ
对比
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。
（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，波长较大的波容易产生明显的衍射现象。
实质：
振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中。
实例1：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？
解释：超声波波长短，难以发生明显衍射，在一定距离内可看成直线传播，方向性好，因此所拍图像清晰。
实际应用
无线电波可绕过高大建筑物，声波也可绕过一些阻碍物，因为无线电波和声波的波长较长的缘故。
声波波长：1.7cm——17m
光波波长：0.4um——0.7um
无线电波：0.3cm——3000m
三、波的衍射
实例2：通信所使用的无线电波为什么传播距离远？声音也可以在较远处听到？
课堂小结
四、课堂小结
波的反射、折射和衍射
波的反射
定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。
规律
２．反射角等于入射角．
波的折射
定义：波从一种介质射入另一种介质时，传播方向会发生改变，这种现象叫波的折射。
规律：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．
波的衍射
定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象
规律：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。
1．入射波波线反射波波线和法线在同一平面内．

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