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3.3波的反射折射和衍射
第三章 机械波
波的反射
波的折射
波的衍射
01
02
03
目录
CONTENTS
波的反射
PART 1
你能解释这是为什么吗？
道理很简单，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也会听到回声，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？
反射线与法线的夹角 叫做反射角。
2.入射角 ：
入射线与法线的夹角 叫做入射角。
3.反射角 ：
法线
分界面
3.反射定律：
（1）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。
（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．
1.定义：当波传播到两种介质的分界面时，一部分
返回原来介质继续传播的现象。
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．
生活实例1
2．回声是声波的反射现象．
声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳．人耳只能分开相差0.1s以上的声音．所以，在房间里听不到回声，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果．
生活实例2
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。
例1.某测量员利用回声测距，他站在两平行竖直墙壁间某一位置(不是中间位置)鸣枪，经过1 s第一次听到回声，又经过0.5 s再次听到回声，已知声速为340 m/s，则两墙壁间的距离为多少？
解析　设两墙壁间的距离为s，测量员离较近的墙壁的距离为x，则他离较远的墙壁的距离为s－x，
第一次听到回声时，2x＝vt1
第二次听到回声时，2(s－x)＝v(t1＋Δt)
其中Δt＝0.5 s，t1＝1 s，代入数据解得：s＝425 m。
波的折射
PART 2
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。
界面
介质I
介质II
2.折射角r：
折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角。
法线
①.当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。
②.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。
③.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。
④.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。
⑤.波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同
3.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．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。
波现象 波的反射 波的折射
传播方向 改变 θ反＝θ入 改变 θ折≠θ入
频率f 不变 不变
波速v 不变 改变
波长λ 不变 改变
波产生折射的原因是波速不同。
4.波的反射、折射现象中各物理量的变化
例2.机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射,
如果用射线表示波的传播方向,下列说法正确的是
(　　)
A.入射线与反射线一定在同一平面内,法线与这一
平面垂直
B.入射线与反射线可能在法线同侧
C.“回声”是声波的反射现象
D.“回声”是声波的折射现象
C
例3.以下关于波的认识,不正确的是 (　　)
A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,利用的
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.超声雷达的工作原理是波的折射
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
C
例4. 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
例5.一列声波在介质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；
解:(1)声波在介质Ⅰ中传播时，由v＝λf 得：
f＝＝ Hz＝1 700 Hz。
由于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。
例5.一列声波在介质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。
(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度；
解：(2)由v＝λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为v2＝λ2f＝0.6×1 700 m/s＝1 020 m/s。
(3)若另一种声波在介质Ⅱ中的传播速度为1 400 m/s，按图中的方向从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中，求它在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比。
解:(3)同一种声波由介质Ⅰ到介质Ⅱ的过程中，频率不变，故该声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ时，其频率之比为1∶1。
波的衍射
PART 3
“隔墙有耳”这一成语中蕴含着物理学中的什么原理呢？
水波在传播途中如果遇到障碍物时，大家都会认为波会被挡住去路在障碍物的后面不会有水波出现。会不会有水波传到障碍物后面的情况呢？
看下面的现象：
我们发现在石头后本应有的“影子”没有了。
即：波绕到石头(障碍物)后面去了并继续传播。
波绕过障碍物继续传播的现象叫衍射。
障碍物
衍——延展之意
波的衍射——波延展到“影子”区域里的现象。
阴影区
阴影区
阴影区
阴影区
波源
1.定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
三、波的衍射
思考与讨论：
(1)为什么当水波在前进方向上遇到大的石头，水波就绕不过去了呢？
(2)波在什么条件下能够发生明显的衍射现象呢？
水波的衍射
2.发生明显衍射的条件：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。
是否可以说成是发生衍射现象的条件？
思考与讨论：
3.注意：
(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。
现在能不能回答？
1.“隔墙有耳”这一成语中蕴含着怎样的物理学原理？
2.“闻其声而不见其人”是否也蕴含着同样的物理学原理呢？
声波的衍射
例6.(2024江苏扬州期初模拟)下列关于波的衍射的
说法正确的是 (　　)
A.波要发生衍射现象必须满足一定的条件
B.与光波相比声波更容易发生明显衍射,是由于声
波波长较大
C.对同一列波,缝、孔或障碍物越大,衍射现象越明
显
D.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射
现象
B
例7.(2024山东枣庄联考)在水槽里放两块挡板,中间留一个
狭缝,水波通过狭缝的传播情况如图所示。若在挡板后M点
放置一乒乓球,乒乓球没有振动起来,下列说法正确的是
(　　)
A.为使乒乓球振动起来,可适当增加波源的振动频率
B.为使乒乓球振动起来,可适当增加波源的振幅
C.为使乒乓球振动起来,可适当减小狭缝的宽度
D.乒乓球振动起来后,会随水波的传播向远处运动
C
例8.(2024江苏苏州常熟抽测)向水面上扔一个石块,形成如图所示的
波形,已知相邻实线间的距离等于一个波长,不考虑水波的反射,大致
画出了a、b、c、d四幅图代表水波通过图甲的孔A和B以及遇到乙
中障碍物C和D之后的传播情况。则下列选项最符合实际的是 (　　)
　　
　　
　　
A.a和d　　　　　B.a和c C.b和c　　 　 D.b和d
A
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谢
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