1、高二物理学案 3.3 波的反射、折射和衍射【学习目标】1.了解波的反射现象，知道波在界面反射时遵循的规律，并能解释生活中波的反射现象。2.了解波的折射现象，知道波折射时遵循的规律3.知道什么是波的衍射，理解发生明显衍射现象的条件【开启新探索】前面两节，我们学习了如何形成机械波、波的传播特点以及如何定量的对波进行描述。在接下来的几节中我们将研究波在传播过程中又有怎样的特点。【质疑提升 1】波的反射 1.蝙蝠在飞行的时候，能根据发出、接收超声波就能判断探测目标是昆虫还是障碍物，以及距离它有多远。人们通常把蝙蝠的这种探测目标的方式，叫做“回声定位”。你知道这是蝙蝠应用了波的哪种特性？你还知道这种特性
2、的哪些实例？试举例说明实例是应用还是减弱。2.什么是波的反射？波的反射遵循怎样的规律？（1）波的反射：当波遇到 时 的现象叫做波的反射。（2）波 的 反 射 遵 循 反 射 定 律：反 射 线、法 线 与 入 射 线 在 内，反射线与入射线分居法线 ，反射角 入射角。（3）波遇到两种介质的界面时，存在反射。（选填“一定”、”不一定”)（4）波 的 反 射 应 用 实 例：，防 止 实例：。（5）波在反射前后，频率 、波速 、波长 。（选填“变化”、“改变化”）（6）机械波可以反射，电磁波 反射。（选填“也可以”、“不可以”）【质疑提升 2】波的折射 1.通过初中的学习我们知道，光从一种介质进入
3、另一种介质时会发生折射。理论和实验表明，一切波都会发生折射，阅读课本 P67，理解水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射。总结一下什么是波的折射？（1）波的折射：波从 进入 时，会发生 ，称波的折射。（2）波在折射前后，频率 、波速 、波长 。（选填“变化”、“不变化”）【质疑提升 3】波的衍射 1.“未见其人，先闻其声”、“隔墙有耳”、水波绕过细小的障碍物继续传播的现象，说明波在传播过程中具有怎样的特性？2.什么是波的衍射？你对“波绕过继续”有怎样的理解？（1）波的衍射：波可以 障碍物 传播，这种现象称为波的衍射。（2）对衍射的理解：如图所示，一点状声源振动，前方有一障碍物，波可以
4、传到哪些区域，说明波发生了衍射现象。（3）声波、水波等机械波可以发生衍射，电磁波 衍射。（选填“也可以”、“不可以”）3.一切波都可以衍射，但波的衍射有明显、不明显的差异。波在什么条件下能够发生明显的衍射现象？观察课本 P67 图 3.3-3“波长一定的水波通过宽度不同的狭缝”，说明：（1）甲、乙两图中，哪个图的水波衍射更明显？（2）当由宽缝逐渐减小狭缝宽度时，衍射现象是更明显、还是更不明显？（3）更明显的衍射时，狭缝的宽度与波长大小上有怎样的关系？4.保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长。观察课本 P68图 3.3-4“波长不同的水波通过宽度一定的狭缝”，说明：甲、乙、丙三图，哪个图中反映出的
5、衍射现象比较明显？此时波长和狭缝大小具有怎样的关系？5.通过以上两例，总结波明显衍射现象条件？6正常人能够听见 20Hz 到 20000Hz 的声音，为什么声波有明显的衍射现象？【学以致用】1一列波在第一种均匀介质中的波长为 1，在第二种均匀介质中的波长为 2，且 1=32，那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为（）A3:1 1:1 B1:1 3:1 C1:3 1:1 D1:1 1:32以下关于波的衍射的说法，正确的是（）A波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B当障碍物的尺寸比波长大得多时，会发生明显的衍射现象C当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象D通常讲话产生的声波，经过尺
6、寸为 1mm 左右的障碍物时不会发生明显的衍射现象3在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是 5 Hz，水波在水波槽中的传播速度是 0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径 d 应为（）A10 cmB5 mCd1 cmDd1 cm4一列水波穿过小孔产生衍射，衍射后的水波（）A波长增大B波速度增大C频率减小D振幅减小【核心素养专练】1下列现象属于波的衍射现象的是（）A在空旷的山谷里喊叫，可以听到回声B只闻其声，不见其人C余音绕梁，三日而不绝D夏日的雷声有时轰鸣不绝2下列说法中错误的是（）A衍射是一切波特有的现象B障碍物或孔越小越易产生衍射C在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这
7、是声波的衍射现象D在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声音的反射现象3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4如图所示是水波遇到小孔或障碍物后的图像，图中每两条实线间的距离表示一个波长，其中正确的图像是（）ABCD5小河中有一个实心桥墩 P，A 为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶，俯视如图所示。现在 S 处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶 A 明显振动起来，可以采
8、用的方法是（）A以较低的频率拍打水面BB以较高的频率拍打水面C只要拍打，A 就会明显振动DD无论怎样拍打，A 都不会明显振动6波长为 60 m 和 17 m 的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是（）A波长为 60 m 的声波比 17 m 的声波传播速度慢B波长为 60 m 的声波比 17 m 的声波频率高C波长为 60 m 的声波比 17 m 的声波易发生明显衍射D波长为 17 m 的声波不能发生衍射7如图，是观察水面波衍射的实验装置，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）之间距离表示一个波长，相邻波纹间距离
9、与 AB 间距相等。下列说法正确的是（）A水面波经过孔后波速减小B水面波经过孔后波纹间距离可能变大C若波源频率增大，衍射现象更明显D如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象8渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列沿 x 轴传播的超声波在0t 时的波动图像如图甲所示，图乙为质点 P 的振动图像，则（）A该波沿 x 轴正方向传播B该波的传播速率为 0.25m/sC经过 0.5s，质点 P 沿波的传播方向移动 2mD若遇到 3m 的障碍物，该波能发生明显的衍射现象9.蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索，蝙蝠黑暗中在此空
10、间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征？尽可能用数量级来描述你的估算。10.操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。走到离操场不远的教学大楼后面，听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音减弱得明显一些？为什么？11.如图，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，可以采用什么办法？12.假想人耳可听到的声波波长在毫米数量级。从波的衍射角度思考，这对我们的生活会产生怎样的影响？13一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中时，波长变为 0.6 m，若空气中的声速是 340 m/s。求：（1）该声波在介质中传播时的频率；（2）该声波在介质中传播的速度；