【物理】波的反射、折射和衍射 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

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1、3.33.3波的反射、折射和衍波的反射、折射和衍射射物理人教版（新教材）选择性必修第一册我们知道，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。生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。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？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？课堂引入课堂引入一、一、波的反射波的反射反射线与法线的夹角反射线与法线的夹角 叫做叫做反射角反射角。入射角入射角 ：入射线与法线的夹角入射线与法线的夹角 叫做叫做入射角

2、入射角。反射角反射角 ：法线法线分界面分界面反射定律：反射定律：（1 1）入射线、法线、反射线在）入射线、法线、反射线在同一平面同一平面内，入射线与反射线分居内，入射线与反射线分居法线两法线两 侧侧，反射角，反射角等于等于入射角。入射角。（2 2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同（3 3）波遇到两种介质界面时，总存在反射）波遇到两种介质界面时，总存在反射 定定 义：义：当波传播到两种介质的分界面时，一部分当波传播到两种介质的分界面时，一部分 返回来继续传播的现象。返回来继续传播的现象。2 2回声是声波的反射现象回声是声波的反射现象 对着山崖或高墙说话

3、，声波传对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播来继续传播1 1夏日的雷声轰鸣不绝夏日的雷声轰鸣不绝声波在云层界面多次反射声波在云层界面多次反射3 3在空房间里讲话感觉声音响在空房间里讲话感觉声音响 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，近，原声与回声几乎同时到达人耳原声与回声几乎同时到达人耳人耳只能分开相差人耳只能分开相差0.1s0.1s以上的声音以上的声音所以，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，而普所以，在房间里听不到回声，人在房间里讲话感觉

4、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思考思考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？是怎么回事？难道是人的活动减少了吗？提示：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，

5、而大部分的径小所以，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。能量则被吸收掉了所以不是人的活动减少了。定义：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变的现象叫做波的折射。二、二、波的折射波的折射界面界面介质介质I I介质介质II II折射角折射角r r：折射波的波线与两介质界面法线的夹角折射波的波线与两介质界面法线的夹角r r叫做折射角。叫做折射角。法线法线1.1.当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。2.2.当入射速

6、度小于折射速度时，折射角折离法线。当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。3.3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。4.4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。波发生折射的原因波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同：是波在不同介质中的速度不同折射定律：折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧折射线分居法线两侧入射角入射角的的正弦正弦跟跟折射角折射角的的正弦正弦之比之比等于等于波在波在

7、第一种第一种介质中的介质中的速度速度跟波在跟波在第二种第二种介质介质中的中的速度速度之比。之比。波现象波现象波的反射波的反射波的折射波的折射 传播方向传播方向改变改变 反反入入改变改变 折折入入频率频率f不变不变不变不变波速波速v不变不变改变改变波长波长不变不变改变改变波的反射、折射现象中各物理量的变化波的反射、折射现象中各物理量的变化例例1 1：图图中中1 1、2 2、3 3分分别别代代表表入入射射波波、反反射射波波、折折射射波波的的波波线线，则则()A.2A.2与与1 1的波长、频率相等，波速不等的波长、频率相等，波速不等B.2B.2与与1 1的波速、频率相等，波长不等的波速、频率相等，波

8、长不等C.3C.3与与1 1的波速、频率、波长均相等的波速、频率、波长均相等D.3D.3与与1 1的频率相等，波速、波长均不等的频率相等，波速、波长均不等解解析析波波发生生反反射射时，在在同同一一种种介介质中中运运动，因因此此波波长长、波波速速和和频率率不不变，A、B错误；波波发生生折射折射时，频率率不不变，波，波速速变，波长，波长变，故故C错误，D正确。正确。答案答案D思考思考2：如图所示，骆驼队白天在沙漠中行走时，队伍后面的喊声，队如图所示，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？伍前面往往听不到，而夜晚就不同，听的比较清楚，

9、这是什么原因？提示：提示：白天近地面的气温较高，声速较白天近地面的气温较高，声速较大，声速随离地面高度的增加而减小导大，声速随离地面高度的增加而减小导致声音传播方向向上弯曲；夜晚地面温致声音传播方向向上弯曲；夜晚地面温度较低，声速随离地面高度的增加而增度较低，声速随离地面高度的增加而增加，声波的传播方向向下弯曲，这也是加，声波的传播方向向下弯曲，这也是在夜晚声波传播得比较远的原因在夜晚声波传播得比较远的原因三、波的衍射三、波的衍射声波、水波可以绕声波、水波可以绕过障碍物继续传播过障碍物继续传播衍射现象衍射现象明显明显衍射现象衍射现象不明显不明显d d/d d波长波长相等水波通过相等水波通过衍射

10、照片对比衍射照片对比结论：孔缝尺寸跟波长差不多，或比波长小衍射明显结论：孔缝尺寸跟波长差不多，或比波长小衍射明显在在狭缝宽度狭缝宽度d d一定一定，不同波长不同波长的水波的衍射的水波的衍射1=0.3 d2=0.5 d 3=0.7 d明显明显1.1.定义定义:波可以波可以绕过绕过障碍物或孔、缝继续传播的现象障碍物或孔、缝继续传播的现象障碍物或障碍物或缝、孔的尺寸跟波长缝、孔的尺寸跟波长相差不相差不多多，或者比波长，或者比波长更小更小2.2.明显衍射条件明显衍射条件:注意注意:衍射是波衍射是波特有特有的现象，的现象，一切一切波都会产生衍射。波都会产生衍射。衍射必然衍射必然存在存在，只有，只有明显明

11、显与与不明显不明显的差别。的差别。一般情况下，波长一般情况下，波长较大较大的波容易产生的波容易产生明显的衍射。明显的衍射。水波通过桥洞时发生的衍射图样水波通过桥洞时发生的衍射图样 无线电波绕过高大建筑物的衍射无线电波绕过高大建筑物的衍射日晕日晕-光波的衍射光波的衍射光波和声波谁更容易发生明显衍射现象？声波波长：1.7cm-17m光波波长：0.4um-0.7umBD变式变式1.如如图中图中1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线，分别代表入射线、反射线、折射线，则则()A2与与1的波长、频率相等，波速不等的波长、频率相等，波速不等B2与与1的波速、频率相等，波长不等的波速、频率相等，波长不等C3

12、与与1的波速、频率、波长均相等的波速、频率、波长均相等D3与与1的频率相等，波速、波长均不等的频率相等，波速、波长均不等D变式变式2(多选多选)以下关于波的认识，哪些是正确以下关于波的认识，哪些是正确的的()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，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从而达到隐形的目的C雷达的工作原理是利用波的折射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，是波的折射现象水波从深

13、水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象 ABD变变式式3 3.随随着着我我国国经经济济的的快快速速增增长长，旅旅游游业业迅迅速速发发展展，其其中中回回归归大大自自然然的的滨滨海海游游、生生态态游游等等休休闲闲度度假假游游，备备受受人人们们的的喜喜爱爱。如如图图所所示示，一一艘艘汽汽船船以以4 4 m/sm/s的的速速度度在在无无风风河河面面上上航航行行，船船上上发发出出一一声声鸣鸣笛笛，旅旅客客在在3 3 s s后后听听到到前前方方悬悬崖崖反反射射回回来来的的声声音音，则则悬悬崖崖离离汽汽船船原原来来位位置置的的距距离离为为(已已知声速为知声速为340 m/s340 m/s)()A

14、A258 m258 mB B340 m 340 m C C516 m 516 m D D680 680 m mC例例2.(多选多选)如图是观察水面波的衍射现象的实验装置，如图是观察水面波的衍射现象的实验装置，AC和和BD是两块挡板，是两块挡板，AB是是个孔，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，每两条相邻波纹相邻波纹(图中曲线图中曲线)之间距离表示一个波长。则波经过孔之后的传播情况，之间距离表示一个波长。则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的下列描述中正确的是是()A此时能明显观察到波的衍射现象此时能明显观察到波的衍射现象B挡

15、板前后波纹间距离相等挡板前后波纹间距离相等C如果将孔如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象扩大，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象ABCABC变式变式1如图所示各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔如图所示各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(、图图)或障碍物或障碍物(、图图)，其中能发生明显衍射现象的，其中能发生明显衍射现象的有有()AB C DA变变式式2.如如图图所所示示，在在空空旷旷的的广广场场上上有有一一堵堵较较高高大大的的墙墙MN，在在墙墙的的一一侧侧有

16、有一一个个正正在在播播放放男男女女合合唱唱歌歌曲曲的的声声源源O，某某人人从从A点点走走到到墙墙后后的的B点点，在在此此过程中，如从衍射的角度来考虑，他会听过程中，如从衍射的角度来考虑，他会听到到()A声音变响，男声比女声更响声音变响，男声比女声更响B声音变响，女声比男声更响声音变响，女声比男声更响C声音变弱，男声比女声更弱声音变弱，男声比女声更弱D声音变弱，女声比男声更声音变弱，女声比男声更弱弱D变变式式3音音箱箱装装饰饰布布网网既既美美观观又又能能阻阻止止灰灰尘尘进进入入音音箱箱内内部部，但但是是它它又又有有不不利利的的一一面面，对对于于音音箱箱发发出出的的声声音音来来说说，布布网网就就成成了了障障碍碍物物，它它阻阻碍碍了了声声音音的的传传播播，造造成成了了声声音音失失真真，有有的的生生产产厂厂家家就就把把装装饰饰布布网网安安装装了了子子母母扣扣，这这样样听听音音乐乐时时就就可可以以把把布布网网卸卸下下来来，从从而而获获得得高高保保真真的的听听觉觉效效果果。听听同同样样的的音音乐不卸下布网和卸下布网相比较，你认为声音损失掉的主要乐不卸下布网和卸下布网相比较，你认为声音损失掉的主要是是()A高频部分高频部分 B低频部分低频部分C中频部分中频部分 D不能确定不能确定A