高中物理 专题第3节　波的反射、折射和衍射　第4节　波的干涉.DOCXVIP

第3节波的反射、折射和衍射

第4节波的干涉

学习目标要求

核心素养和关键能力

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。

4.了解波的叠加原理。

5.知道波的干涉现象和干涉图样。

6.知道干涉现象是波特有的现象。

1.核心素养

利用矢量合成法分析波的叠加。

2.关键能力

利用波传播的独立性分析问题的能力。

知识点一波的反射和折射

我们在山中、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。

?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、入射线和法线在同一平面内，反射线和入射线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。如图所示。

?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。

1．波的反射和折射的比较

波现象

比较项

波的反射

波的折射

传播方向

改变i＝i′

改变r≠i

频率f

不变

不变

波速v

不变

改变

波长λ

不变

改变

2.说明

(1)频率f由波源决定。

(2)波速v由介质决定。因折射波与入射波在不同的介质中传播，所以波速变化。

(3)据v＝fλ知，波长λ与v及f有关，即与介质和波源有关。

【例1】(多选)以下关于波的认识，正确的是()

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

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．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

答案ABD

解析A、B、C项中都应用了波的反射原理，故A、B正确，C错误；深水区域和浅水区域可视为不同介质，波的传播方向发生改变，是波的折射现象，故D正确。

【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，波速变，波长变，故C错误，D正确。

知识点二波的衍射

?定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象。

?发生明显衍射现象的条件

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。

1．衍射是波特有的现象

(1)一切波都能发生衍射现象，只是有的明显，有的不明显。

(2)波的直线传播只是在衍射不明显时的近似。

(3)波长较长的波容易产生明显的衍射现象。

2．产生明显衍射现象的条件

只有当缝、孔的宽度或障碍物尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。

(1)障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，而是衍射现象是否明显的条件。一般情况下，波长较长的波容易产生明显的衍射现象。

(2)波传到孔或障碍物时，孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出的与原来同频率的波(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。

(3)当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射现象十分明显，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。

【例2】(多选)如图所示是观察水波衍射的实验装置。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)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是()

A．此时能观察到波明显的衍射现象

B．挡板前后波纹间距离相等

C．如果将孔AB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，能观察到更明显的衍射现象

答案ABC

解析观察题图可知孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故A正确；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故B正确；若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故C正确；若f增大，由λ＝eq\f(v,f)，知λ变小，衍射现象变得不明显了，故D错误。

【训练2】(2022·河北玉田县一中高二月考)如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图样，从图样可知()

A．B侧波是衍射波

B．A侧波速与B侧波速相等

C．增大水波波源的频率，衍射现象将更明显

D．增大挡板之间的距离，衍射现象将更明显

答案B

解析挡板左边是衍射波的波源，故A错误；在同一种介质水中，机械波的波速相等