【Syx】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、波的反射、折射和衍射温故知新温故知新横波横波纵波纵波一、机械波的形成一、机械波的形成 由于介质之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，波源周围的质点获得能量后，再带动邻近质点振动。温故知新温故知新二二、波长、频率和波速波长、频率和波速1.1.波长波长2.2.频率频率3.3.波速波速相邻两个波峰或波谷之间的距离。波源振动的频率（快慢）。（1）波的频率与介质无关频率与介质无关，只决定于波源的频率波源的频率。（2）波速由介质波速由介质决定，同性质、不同频率的机械波在同种介质中的波速相同。机械波在介质中传播的速度。新课导入新课导入 18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间

2、活动时，发现蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间，我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波称为超声波。蝙蝠发出超声波，然后借助物体反射回来的回声，就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。蝙蝠的蝙蝠的“眼睛眼睛”新知讲解新知讲解一、波一、波的反射的反射1.1.波的波的反射：反射：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射。2.2.反射规律反射规律：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。入射角入射角：入射波的波线与平面法线的夹角叫做入射角。反射角反射角：反射波的波线与平面法线的夹角叫做反

3、射角。平面平面法线法线入射角入射角反射角反射角反射前后波长、波速、频率是否发生变化？1 1你能就几个波的反射的实例么你能就几个波的反射的实例么？回声：对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回来回声：对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播继续传播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2 2思考：思考：在没有家具的空房间里讲话感觉声音比较响在没有家具的空房间里讲话感觉声音比较响 声波遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离近，声波遇到墙壁，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原声与回声几乎同时

4、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而普通房间里的物品、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果而普通房间里的物品、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果4 4、波的反射实例、波的反射实例3 3思考：思考：一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静，这是怎么回事呢？一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静，这是怎么回事呢？刚下过的雪是蓬松的，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刚下过的雪是蓬松的，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

5、射回来，而大部分的能量则被吸收掉了所以感到寂静。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感到寂静。高科技狠活歼20的隐身图层也是类似的原理新课导入新课导入 雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。隐形飞机真的隐形吗隐形飞机真的隐形吗？新知讲解新知讲解二、波的折射二、波的折射新知

6、讲解新知讲解二、波的折射二、波的折射新知讲解新知讲解二、波的折射二、波的折射1.1.波的折射波的折射：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。2.2.折射规律折射规律：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。平面平面法线法线入射角入射角折射角折射角介质介质1介质介质2折射角折射角：折射波的波线与两介质界面法线的夹角叫做折射角。新知讲解新知讲解二、波的折射二、波的折射思考：思考：折射波的频率、波速、波长与入射波的相等吗？为何？波速不同传播方向改变波频率不变波

7、长改变新知讲解新知讲解二、波的折射二、波的折射1.1.波的折射波的折射：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。2.2.折射规律折射规律：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。平平面面法法线线入入射射角角折折射射角角介介质质1介介质质2折射角折射角：折射波的波线与两介质界面法线的夹角叫做折射角。折射波的波速、波长均发生改变。新知讲解新知讲解三、三、波的衍射波的衍射1.1.波的衍射波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。(1)水波波长一定

8、时，缝的大小与衍射现象明显程度的关系？(2)缝宽一定时，水波波长（两亮纹间距）的大小与衍射现象明显程度的关系？波长一定时，缝、孔的波长一定时，缝、孔的宽度越小，衍射现象越宽度越小，衍射现象越明显明显缝、孔的尺寸缝、孔的尺寸d d一定时，一定时，波长越大，衍射现象越明显波长越大，衍射现象越明显波长一定时，波长一定时，障碍物的尺寸障碍物的尺寸越小，衍射现越小，衍射现象越明显象越明显障碍物尺寸障碍物尺寸d d一定时，一定时，波长越大，衍射现象越明显。波长越大，衍射现象越明显。结论：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长结论：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

9、小时，才能观察到明显的衍射现象。更小时，才能观察到明显的衍射现象。3.3.理解理解（1 1）衍射始终存在，只是有的衍射明显，有的衍射不明显）衍射始终存在，只是有的衍射明显，有的衍射不明显（2 2）衍射时波长、频率、波速都不变）衍射时波长、频率、波速都不变（3 3）当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，衍射现象不）当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。容易观察到。（/d/d比值越大越明显）比值越大越明显）新知讲解新知讲解三、三、波的衍射波的衍射1.1.波的衍射波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。2.2.衍

10、射规律衍射规律：窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象；窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将沿直线传播，观察不到衍射现象。新知讲解新知讲解 1.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。发生明显衍射现象的条件：发生明显衍射现象的条件：三、三、波的衍射波的衍射 2.衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中。思考：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？思考：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显。新知讲解新知讲解 1.衍

11、射是波特有的现象，一切波都能发生衍射。但要发生明显的衍射现象需要满足一定的条件，当不满足时，衍射现象虽然存在，但由于是不明显的衍射现象，不易被我们观察到。波的衍射实例波的衍射实例三、三、波的衍射波的衍射 2.具体实例：（1）声波的衍射隔墙有耳 （2）电磁波的衍射收看电视典例探究典例探究【例题例题1 1】操场上的喇叭正在播放音乐，有高音操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有也有低音。走到离操场不远的教学大楼低音。走到离操场不远的教学大楼后面，后面，听到听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音低音减弱得明显一些？为什么？减弱得明显一些？为什么？典例探究典例探究

12、【例题例题2 2】如如图所示，挡板图所示，挡板M M是是固定的，挡板固定的，挡板N N可以上下可以上下移动。现在把移动。现在把M M、N N两两块挡板块挡板中的空隙当作中的空隙当作一个一个“小孔小孔”做水波的做水波的衍射实验衍射实验，出现了图示中的，出现了图示中的图样图样，P P点点的水没的水没有振动有振动起来起来。为了使挡板左边的。为了使挡板左边的振动振动传到传到P P点点，可以采用，可以采用什么什么办法？办法？谢 谢新知讲解新知讲解一、波一、波的反射的反射波面波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面。波线波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线。惠更斯原理

13、：惠更斯原理：介质中任一波阵面上的各点，都是发射子波的新波源，其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波阵面。新知讲解新知讲解一、波一、波的反射的反射 惠更斯原理：惠更斯原理：介质中任一波阵面上的各点，都是发射子波的新波源，其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波阵面。新知讲解新知讲解一、波一、波的反射的反射用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面.tu子波波源子波波源新知讲解新知讲解一、波一、波的反射的反射用惠更斯原理确定下一时刻平面波用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波的波面面.tu子波波源子波波源新知讲解新知讲解一、波一、波的反射的反射用惠更斯原理解释波的反射用惠更斯原理解释波的反射新知讲解新知讲解二、波的折射二、波的折射用惠更斯原理解释波用惠更斯原理解释波的折射的折射