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第三章
波的反射、折射和衍射
5
会用射线解释反射、折射现象，认识波动中构建物理模型的方法.
掌握机械波的反射和折射的特点.
重点
重难点
重点
掌握波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件.
波的反射
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？
实验：水波的反射
波反射的示意图
介质1
介质2
一、波的反射
1.波的反射：波遇到介质界面会返回原介质继续传播的现象．
2.反射定律：
(1)反射线、法线与入射线在同一平面内
(2)反射线与入射线分居法线两侧
(3)反射角等于入射角
入射线
反射线
法线
入射角
反射角
在波的反射现象中，反射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？
波的频率由波源决定，波速由介质决定.在波的反射现象中，反射波和入射波的频率都与波源的频率相同；反射时波在同种介质中传播，波速相同，由可知，波长也相同.
1.听者A、声源B和障碍物C在一条直线上，如图所示.声源在听者和障碍物之间，距听者12 m，距障碍物24 m，若听者能将先后两次发声区别开的时间间隔是0.1 s.试通过计算，说明听者能否把原声和回声区别开来？已知声音在空气中的传播速度为340 m/s.
答案　能　理由见解析
声音先到达障碍物C，然后到达A的时间：
回声测距
1.当声源和障碍物相对静止时
声源
障碍物
若声源发出声波经过时间t 听到回声，声波的传播速度为v声则：
2.当声源与障碍物相向运动时，若相对速度大小为
声源
障碍物
3.当声源与障碍物反向运动，若相对速度大小为
声源
障碍物
波的折射
海浪在传播的过程中方向发生了变化
波的折射：波从一种介质传播到另一种介质时，波的传播方向可能发生改变的现象.一切波都会发生折射现象．
深水区
浅水区
波速大
波速小
入射线
折射线
入射角
折射角
法线
深水区
浅水区
海岸线
二、波的折射
1.在波的折射现象中，折射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？
在波的折射现象中，折射波和入射波的频率都与波源的频率相同；折射现象是在不同介质中传播，波速不同，由可知，波长也不相同.
2.波在发生折射过程中，方向一定改变吗？
不一定，只要波从一种介质进入另一种介质，波就会发生折射，波的折射主要体现在波速和波长的变化上.
2.一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m.当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若介质Ⅰ中的声速是340 m/s.
(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率.
答案　1 700 Hz　
声波在介质Ⅰ中传播时，由v1＝λ1f 得：
由于同一种声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1 700 Hz.
声波在介质Ⅱ中的传播速度为v2＝λ2f＝0.6×1 700 m/s＝1 020 m/s.
(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度大小.
答案　1 020 m/s
波的反射和折射的比较
波现象 比较项 波的反射 波的折射 物理量决定因素
频率 f
波速 v
波长 λ
不变
不变
不变
不变
改变
改变
由波源决定
由介质决定
由介质和波源决定
波的衍射
水波绕过石头继续向前传播波
1.波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象.
2.发生明显衍射现象的条件
实验表明：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.波的衍射的普遍性
一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．
三、波的衍射
1.如果孔比波长大的多，波就不会发生衍射现象，这种说法对吗？
不对，一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。如果孔比波长大的多时，衍射现象依然存在，只是无法观察到明显的衍射现象.
2.喇叭播放的音乐中，高音(频率大)和低音(频率小)的声波哪个更容易绕过高墙？
声速相同，低音的频率小，波长长，在障碍物相同的情况下，低音更容易发生衍射现象，因此低音更容易绕过高墙.
3.(多选)下列图中分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(A、B图)或障碍物(C、D图)，其中能发生明显衍射现象的有
√
√
√
图A、B中小孔尺寸与波长相差不多，能发生明显衍射现象，图D中障碍物尺寸与波长相差不多，能发生明显衍射现象，故选A、B、D.
4.(多选)(课本第73页第3题改编)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作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，P点的水没有振动起来.为了使挡板左边的振动传到P点，下列做法正确的是
A.适当将挡板N向上移动
B.适当将挡板N向下移动
C.减小波源的频率
D.增大波源的频率
√
√
要使振动传到P点，应使衍射现象更明显，可以适当减小孔的大小或通过减小波源频率来增大水波的波长，故选A、C.
5.如图所示，一小型渔港的防波堤两端M、N相距约60 m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪.某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法正确的有
A.假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船
完全不受波浪影响
B.假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船
明显受到波浪影响
C.假设波浪的波长约为70 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响
D.假设波浪的波长约为70 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响
√
A、B两处小船明显受到波浪影响是因为水波发生明显的衍射现象，波浪能传播到A、B处，当缝隙MN的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象，故D正确.
目标一：波的反射
目标二：波的折射
目标三：波的衍射
反射定律
返回原来介质继续传播
三线共面
两线分侧
两角相等
频率、波长、波速均不变
频率不变，波速和波长发生变化
进入另一种介质，传播方向可能发生偏折
绕过障碍物继续传播
明显衍射的条件
尺寸与波长相差不多
普遍性
尺寸比波长更小
波的反射、折射和衍射

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