第3节　波的反射、折射和衍射.DOCXVIP

第3节波的反射、折射和衍射

学习目标1.知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、折射现象。2.了解波的衍射现象和衍射图样，知道波发生明显衍射现象的条件。3.知道衍射是波特有的现象。

知识点一波的反射和折射

我们在大山中或在大的空房间里大声说话时，都会听到回声，这属于波的什么现象？

提示波的反射。

1.波的反射

(1)波的反射：波传播过程中遇到介质界面会返回原介质继续传播的现象。

(2)反射波的波长、波速、频率跟入射波的相同。

(3)波的反射定律：反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角。如图所示。

2.波的折射

(1)波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象。

(2)波的折射中，波的频率不变，波速和波长发生改变。

【思考】

1.波的反射现象中，反射前后v、f、λ的大小是否变化？

提示不变。

2.在波的折射现象中，折射前后v、f、λ的大小是否变化？

提示v变化，f不变，λ变化。

3.波在发生折射过程中，方向一定改变吗？

提示不一定，如果入射波垂直于交界面时，传播方向保持不变。

例1一列声波在空气中的波长为0.2m，当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6m，如图所示，若空气中的声速是340m/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0.4s返回空气，则介质Ⅱ的深度为多少。

答案(1)1700Hz(2)1020m/s(3)204m

解析(1)声波在空气中传播时，由v＝λf可得

声波在空气中传播时的频率

f＝eq\f(v1,λ1)＝eq\f(340,0.2)Hz＝1700Hz

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1700Hz。

(2)由v＝λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为

v2＝λ2f＝0.6×1700m/s＝1020m/s。

(3)声波经eq\f(t,2)＝0.2s传至介质Ⅱ底部，故介质Ⅱ的深度

h＝v2·eq\f(t,2)＝1020×0.2m＝204m。

(1)波发生反射时，在同一种介质中传播，因此波长、波速和频率不变。

(2)波发生折射时，频率不变，波速和波长均发生变化。

训练1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

答案D

解析波发生反射时，在同一种介质中传播，因此波长、波速和频率不变，A、B错误；波发生折射时，频率不变，波速和波长均发生变化，故C错误，D正确。

训练2(2024·湖南长沙高二期末)当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.3s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.6s听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340m/s，则这个山谷的宽度约为()

A.221m B.442m C.374m D.646m

答案C

解析向右传播的声波从发出到反射回来所用时间为t1＝0.3s，向左传播的声波从发出到反射回来所用的时间为t2＝1.9s，山谷的宽度s＝eq\f(1,2)v(t1＋t2)＝eq\f(1,2)×340×2.2m＝374m，故C正确。

知识点二波的衍射

如图所示是一个可观察水波衍射的发波水槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔，观察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不同的挡板，观察水波的传播。回答下列问题：

水波遇到小孔时，会观察到什么现象？依次减小小孔尺寸，观察到的现象有什么变化？

提示水波遇到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达挡板后面的“阴影区”；小孔的尺寸减小时，水波到达“阴影区”的现象更加明显。

1.波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象。

2.发生明显衍射现象的条件：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，才能观察到明显的衍射现象。

3.一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。

【思考】

1.在水波的衍射现象中，波在通过障碍物(或小孔)前后的频率、波速、波长相同吗？

提示相同。

2.波的衍射现象的本质是什么？

提示波传到小孔(或障碍物)时，小孔(或障碍物)仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)，在孔(或障碍物)后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。波的直线传播是衍射不明显时的近似情形。

3.喇叭播放的音乐中，高音(频率大)和低音(频率小)的声波哪个更容易绕过高墙？

提示低音。由v＝λf得λ＝e