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第
节
3
波的反射、折射和衍射
高中物理 选择性必修第一册
第三章
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？
？
当机械波在传播过程中从一种介质进入另一种不同介质时，机械波会同时发生反射和折射现象.
波速慢介质
波速慢介质
波速快介质
波速快介质
一、波的反射
一、波的反射
法线
分界面
2.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。
（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．
1.定 义：当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回继续传播的现象。
3.反射定律的理解：
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。
一、波的反射
（1）夏日的雷声轰鸣不绝．
声波在云层界面多次反射
（2）空房间里讲话听不到回声但声音很响．
声波在空房间里发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳．人耳只能分辨相差0.1s以上的声音．所以，在房间里听不到回声，但声音很响。
4、生活中的波的反射现象．
（3）大雪过后，万籁俱静
当声波传到蓬松的雪面时仅有少部分波的能量能反射回来，大部分的能量则被吸收掉了．
一、波的反射和折射
【例1】某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来，某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200μs后收到反射波；隔0.8s后再发出一个脉冲，经198μs收到反射波，已知无线电波传播的速度为c=3×108m/s，远大于飞机的飞行速度v。则v应为（ ）
A.1500m/s
B.750m/s
C.375m/s
D.以上数据都不对
C
水波的折射实验
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．
界面
介质I
介质II
法线
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。（第四章《光》具体介绍）
二、波的折射
（2）传播速度减小时，折射线折向法线。
（3）传播速度增大时，折射线折离法线。
（4）当垂直界面入射时，传播方向不改变。
（5）折射时，波的频率不变，波速和波长都发生改。
（1）折射的原因：是波在不同介质中的速度不同。
3.理解
二、波的折射
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？
4 .理解生活中的波的折射现象
夜晚声波传播路径
白天声波传播路径
二、波的折射
波现象 波的反射 波的折射
传播方向
频率f
波速v
波长λ
波的反射、折射现象中各物理量的变化
不变
不变
不变
不变
改变
改变
改变 θ反＝θ入
改变 θ折≠θ入
反射和折射是波的普遍性质，以后学到的光波和其他电磁波也具有这种性质.
入射波
反射波
折射波
二、波的折射
蝙蝠利用了声波的反射来感知昆虫位置
二、波的折射
【例2】图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则(　　)
A.2与1的波长、频率相等，波速不等
B.2与1的波速、频率相等，波长不等
C.3与1的波速、频率、波长均相等
D.3与1的频率相等，波速、波长均不等
D
【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”原理
三、波的衍射
水波在遇到小障碍物或者小孔时，能绕过障碍物或穿过小孔继续向前传播，我们把这种现象叫作波的衍射。
小孔
水波绕过障碍
三、波的衍射
波衍射的条件
实验一：保持水波的波长不变，改变窄缝的宽度
结论：波长一定，减小窄缝的宽度，能观察到明显的衍射现象。
窄缝的正后方
水波区
向外扩张
三、波的衍射
实验二：保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长
结论:缝宽一定，波长越接近窄缝的宽度，水波的衍射现象越明显。
波衍射的条件
三、波的衍射
波衍射的条件
进一步实验表明，当缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸跟波长相近或者比波长更小时，能观察到明显的衍射现象。
不只是机械波，一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。
练习1.一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是(　　)
A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率
B．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率
C．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率
D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率
分析：发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸可以使衍射明显。又因为v＝λ/f，当波速一定时，减小频率则波长增大，所以选D.
D
练习2.一列声波在空气中的波长为0.2 m．当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图5所示，若空气中的声速是340 m/s.求：
(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；
(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度；
(3)若声波垂直进入介质Ⅱ，经0.4 s返回空气，则介质Ⅱ的深度为多少？
练习3.图中1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线,则（ ）
A．2与1对应的波的波长、频率相等，波速不等
B．2与1对应的波的波速、频率相等，波长不等
C．3与1对应的波的波速、频率、波长均相等
D．3与1对应的波的频率相等，波速、波长均不等
分析：1、2对应的波都在介质a中传播，故1、2对应的波的频率、波速、波长均相等，A、B错误；1、3对应的波是在两种不同的介质中传播，波速不同，但波源相同，因而频率相同，由λ＝v/f得波长不同，故C错误，D正确。
D
练习4.(多选)如图所示是观察水波衍射的实验装置．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)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是(　　 )
A．此时能观察到波明显的衍射现象
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，能观察到更明显的衍射现象
分析：观察题图可知道孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故选项A对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故选项B对；若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故选项C对；若f增大，由λ＝v/f，知λ变小，衍射现象变得不明显了，故选项D错．
ABC

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