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(共18張PPT)
3.3波的反射、折射和衍射
第三章 機械波
水波通過橋洞時發生衍射
蝙蝠在飛行的時候，喉內能夠產生超聲波，超聲波通過口腔發射出來。當超聲波遇到昆蟲或障礙物而反射回來時，蝙蝠能夠接受反射回來的超聲波，并據此能判斷探測目標是昆蟲還是障礙物，以及距離它有多遠。人們通常把蝙蝠的這種探測目標的方式，叫做“回聲定位”。
課堂引入
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我們知道，聲音在傳播過程中，遇到
障礙物時會發生反射。對著遠處的峭壁或高山大喊一聲會聽到回聲，這就是聲波在峭壁或高山上反射的結果。生活中，你是否注意過水波的反射？波的反射應該遵從什么規律？
問題：
？
一、波的反射
我們可以通過實驗來研究水波的反射規律。
如圖甲，在發波水槽一端有一平板振動發生器，振動發生器在水槽中能夠產生水波。在水槽中斜向放置一個擋板，觀察水波在傳播過程中發生的現象。
一、波的反射
如圖乙， 當 水 波 遇 到 擋 板 時 會 發 生 反 射
如果用一條射線代表水波的入射方向（入射線），用另一條射線代表水波的反射方向（反射線），我們發現水波的反射與初中學過的光的反射遵循同樣的規律。
反射定律：反射線、入射線與法線在同一平面內，反射線與入射線分居法線兩側，反射角等于入射角
一、波的反射
波的反射:
1．定義：波在傳播過程中，遇到兩種介質的分界面時返回到原介質繼續傳播的現象．
2．遵從 反射定律
3．反射波的頻率、波速和波長都與入射波相同
入射角
反射角
平面
二、波的折射
我們知道光從一種介質進入另一種介質時會發生折射
機械波會發生折射嗎？
理論和實驗證明，一切波都會發生折射現象。一列水波在深度不同的水域傳播時，在交界面處將發生折射，如圖所示。
如果用一條射線代表水波的入射方向，用另一條射線代表水波的折射方向，可以更清晰地看出水波的折射現象
入射角i
折射角r
二、波的折射
1． 定義：波從一種介質射入另一種介質時，傳播的方向發生改變的現象
2．遵從 折射定律：折射線、入射線與法線在同一平面內，折射線與入射線分居法線兩側，折射角與入射角滿足以下關系式：
入射角i
折射角r
二、波的折射
水波在深度不同的水域傳播時，在交界面處發生了折射，根據折射定律分析一下為什么會折射。
在水槽中放入一塊厚度均勻的玻璃板，注意使它的一條邊不與波傳來的方向垂直，如右圖中虛線 a 所示的位置。然后加水，使水面高過玻璃板。接通電源產生水波，觀察水波經過水深不同
的區域時傳播方向的變化
分析可知原因：水波的波速與水的深淺有關，水深越深，水波波速越大，同種非均勻介質
二、波的折射
特點1：波在不同介質中傳播或在同種非均勻介質中傳播時，傳播速度不同，故傳播方向不同，即發生波的折射
特點2：波折射時，波的傳播速度改變，波的頻率不變，波長改變
三、波的衍射
在水塘里，微風激起的水波遇到小石、蘆葦等細小的障礙物，會繞過它們繼續傳播。在波的前進方向上放一個有孔的屏，可以看到波通過小孔而在屏的后面向各個方向傳播。
波可以繞過障礙物繼續傳播，這種現象叫作波的衍射。
三、波的衍射
波在什么條件下能夠發生明顯的衍射現象？
演 示：水波的衍射
在水槽里放兩塊擋板，中間留一個狹縫，觀察水波通過狹縫后的傳播情況（如圖甲）
保持水波的波長不變，改變狹縫的寬度，
觀察水波的傳播情況有什么變化（如圖乙）。
對比兩幅水波通過縫、孔衍射照片，總結發生明顯衍射現象的條件:
衍射現象明顯
波繞過障礙物區域多
波繞過障礙物區域少
衍射現象不明顯
λ
λ
d


λ

d
d
三、波的衍射
實驗表明：
波長一定時，縫、孔的寬度越小，衍射現象越明顯
三、波的衍射
右圖水波通過兩突出水面石頭后的情景，對比后總結發生明顯衍射現象的條件:
實驗表明：
波長一定時，障礙物的尺寸越小，衍射現象越明顯
三、波的衍射
保持狹縫的寬度不變，改變水波的波長，觀察波的傳播情況有什么變化。
圖3.3-4是實驗時拍攝的照片，在甲、乙、丙三幅照片中，波長分別是狹縫寬度的7/ 10, 5/10, 3/10
實驗表明：縫、孔的尺寸d一定時， 波長越大，衍射現象越明顯
觀察波長對衍射現象的影響
波長逐漸增大的衍射現象
三、波的衍射
障礙物尺寸d一定，不同波長的水波的通過障礙物時的情景如右圖
實驗表明：
障礙物尺寸d一定時， 波長越大，衍射現象越明顯。
三、波的衍射
實驗表明，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現象。
不只是水波，聲波也能發生衍射。“聞其聲而不見其人”，這是司空見慣的現象。
問題1、縫、孔的寬度或障礙物的尺寸比波長大能發生明顯衍射嗎？
問題2、能說成是波發生衍射現象的條件嗎？
通常的聲波，波長在1.7 cm ~ 17 m之間，跟一般障礙物的尺寸相當，所以聲波能繞過一般的障礙物，使我們能聽到障礙物另一側的聲音
一切波能發生衍射。衍射是波特有的現象。

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