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新人教版 选择性必修一
第三章 机械波
第3节 波的反射、折射和衍射
新课引入
问题
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。机械波在传播过程中经常会遇到障碍物或者两种介质的界面，或者与其他的波相遇，此时会产生怎样的现象呢？
？
二、光的折射
学习任务一：波的反射
1.实验演示
在巨大的水槽中丢入一石块，观察产生的水波遇到槽壁的情形。
现象：波被反射回来。
二、光的折射
学习任务一：波的反射
2.反射规律
法线
分界面
反射定律：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。
与初中学过的光的反射遵循相同的规律
沿垂直界面方向作一条虚线表示法线；
沿水波的入射方向作一条射线表示入射线；
沿水波的反射方向作一条射线表示反射线。
学习任务二：波的折射
1.实验演示
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。
界面
介质I
介质II
法线
理论和实验证明，一切波都会发生折射现象。
学习任务二：波的折射
在水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，等会出现什么现象？
现象：会绕过障碍继续传播，好像它们并不存在。
学习任务三：波的衍射
波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射
注意：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的一种现象
问题：发生明显衍射现象的条件是什么？
1.波的衍射
学习任务三：波的衍射
2.实验演示
学习任务三：波的衍射
3.发生明显衍射的条件
①：保持水波的波长不变，改变窄缝的宽度
窄缝的正后方
水波区
向外扩张
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。
②：改变波的波长
阴影区
阴影区
障碍物
λ2= 0.5d
λ3= 0.7d
λ1= 0.3d
学习任务三：波的衍射
注意：要发生明显的衍射现象须满足上述条件，当不满足上述条件时，衍射现象仍存在，只不过是衍射现象不明显，不易被我们观察到 .
二、光的折射
例题1
两块挡板，其中M固定，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可以采取什么方法吗？
解析：为了P点发生震动，实际就是使衍射更明显，那就是让孔或者障碍物的尺寸更长，尺寸差不多或者比波长小。
当堂达标训练
1. (多选)以下关于波的认识，哪些是正确的(　 　)
A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理
B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的
C．雷达的工作原理是利用波的折射
D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象
ABD
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2.如图所示，正中心O点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于 (　　)
A.整个区域
B.阴影Ⅰ以外的区域
C.阴影Ⅱ以外的区域
D.阴影Ⅲ以外的区域
B
3. (多选)如图是观察水面波的衍射现象的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是—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，下列描述中正确的是(　 　)
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
ABC
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4.如图所示,圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰,下列说法正确的是 ( )
A.水波只要进入∠CAE和∠DBF区域就叫波的衍射
B.水波只要进入∠CAA'和∠DBB'区域就叫波的衍射
C.水波必须充满∠CAE和∠DBF区域才叫波的衍射
D.水波必须充满∠CAA'和∠DBB'区域才叫波的衍射
B
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5. 渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位.已知某超声波频率为1.0×105 Hz,某时刻该超声波在水中传播的波动图像如图所示.
(1)从该时刻开始计时,画出x=7.5×10-3 m处质点做简谐运动的振动图像(至少一个周期);
[解析] ω=2πf=2π×105 rad/s,φ=,则x=7.5×10-3 m处的质点振动表达式为y=Asin.
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渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位.已知某超声波频率为1.0×105 Hz,某时刻该超声波在水中传播的波动图像如图所示.
(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s,求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动).
[解析]由波形图读出波长λ=15×10-3 m
由波速公式得v=fλ=1.5×103 m/s
鱼群与渔船的距离为x=vt=3000 m.
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