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3.3波的反射折射和衍射
第三章 機械波
波的反射
波的折射
波的衍射
01
02
03
目錄
CONTENTS
波的反射
PART 1
你能解釋這是為什么嗎？
道理很簡單，聲音在傳播過程中，遇到障礙物時會發生反射。對著遠處的峭壁大喊一聲也會聽到回聲，就是聲波在峭壁上反射的結果。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？
反射線與法線的夾角 叫做反射角。
2.入射角 ：
入射線與法線的夾角 叫做入射角。
3.反射角 ：
法線
分界面
3.反射定律：
（1）入射線、法線、反射線在同一平面內，入射線與反射線分居法線兩側，反射角等于入射角。
（2）反射波的波長、頻率、波速都跟入射波相同．
（3）波遇到兩種介質界面時，總存在反射．
1.定義：當波傳播到兩種介質的分界面時，一部分
返回原來介質繼續傳播的現象。
一、波的反射
1．夏日的雷聲轟鳴不絕
聲波在云層界面多次反射．
生活實例1
2．回聲是聲波的反射現象．
聲波在普通房間里遇到墻壁，地面，天花板發生反射時，由于距離近，原聲與回聲幾乎同時到達人耳．人耳只能分開相差0.1s以上的聲音．所以，在房間里聽不到回聲，人在房間里講話感覺聲音比在野外大，而普通房間里的慢帳、地毯、衣物等會吸收聲波，會影響室內的聲響效果．
生活實例2
思考1：如圖所示，一場大雪過后，人們會感到外面萬籟俱靜．這是怎么回事？難道是人的活動減少了嗎？
提示：剛下過的雪是新鮮蓬松的，它的表面層有許多小氣孔．當外界的聲波傳入這些小氣孔時便要發生反射．由于氣孔往往是內部大而口徑?。裕瑑H有少部分波的能量能通過口徑反射回來，而大部分的能量則被吸收掉了．所以不是人的活動減少了。
例1.某測量員利用回聲測距，他站在兩平行豎直墻壁間某一位置(不是中間位置)鳴槍，經過1 s第一次聽到回聲，又經過0.5 s再次聽到回聲，已知聲速為340 m/s，則兩墻壁間的距離為多少？
解析　設兩墻壁間的距離為s，測量員離較近的墻壁的距離為x，則他離較遠的墻壁的距離為s－x，
第一次聽到回聲時，2x＝vt1
第二次聽到回聲時，2(s－x)＝v(t1＋Δt)
其中Δt＝0.5 s，t1＝1 s，代入數據解得：s＝425 m。
波的折射
PART 2
二、波的折射
1.定義：波從一種介質進入另一種介質時，波的傳播方向
發生了改變的現象叫做波的折射。
界面
介質I
介質II
2.折射角r：
折射波的波線與兩介質界面法線的夾角r叫做折射角。
法線
①.當入射速度大于折射速度時，折射角折向法線。
②.當入射速度小于折射速度時，折射角折離法線。
③.當垂直界面入射時，傳播方向不改變，屬折射中的特例。
④.在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長都發生改變。
⑤.波發生折射的原因：是波在不同介質中的速度不同
3.折射定律：
入射線、法線、折射線在同一平面內，入射線與折射線分居法線兩側．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質中的速度跟波在第二種介質中的速度之比。
波現象 波的反射 波的折射
傳播方向 改變 θ反＝θ入 改變 θ折≠θ入
頻率f 不變 不變
波速v 不變 改變
波長λ 不變 改變
波產生折射的原因是波速不同。
4.波的反射、折射現象中各物理量的變化
例2.機械波在傳播過程中遇到障礙物時會發生反射,
如果用射線表示波的傳播方向,下列說法正確的是
(　　)
A.入射線與反射線一定在同一平面內,法線與這一
平面垂直
B.入射線與反射線可能在法線同側
C.“回聲”是聲波的反射現象
D.“回聲”是聲波的折射現象
C
例3.以下關于波的認識,不正確的是 (　　)
A.潛艇利用聲吶探測周圍物體的分布情況,利用的
是波的反射原理
B.隱形飛機怪異的外形及表面涂特殊隱形物質,是
為了減少波的反射,從而達到隱形的目的
C.超聲雷達的工作原理是波的折射
D.水波從深水區傳到淺水區改變傳播方向的現象,
是波的折射現象
C
例4. 圖中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則(　　)
A.2與1的波長、頻率相等，波速不等
B.2與1的波速、頻率相等，波長不等
C.3與1的波速、頻率、波長均相等
D.3與1的頻率相等，波速、波長均不等
D
例5.一列聲波在介質Ⅰ中的波長為0.2 m。當該聲波從介質Ⅰ中以
某一角度傳入介質Ⅱ中時，波長變為0.6 m，如圖所示，若介質Ⅰ
中的聲速是340 m/s。
(1)求該聲波在介質Ⅱ中傳播時的頻率；
解:(1)聲波在介質Ⅰ中傳播時，由v＝λf 得：
f＝＝ Hz＝1 700 Hz。
由于聲波在不同介質中傳播時，頻率不變，所以聲波在介質Ⅱ中傳播時，頻率為1 700 Hz。
例5.一列聲波在介質Ⅰ中的波長為0.2 m。當該聲波從介質Ⅰ中以
某一角度傳入介質Ⅱ中時，波長變為0.6 m，如圖所示，若介質Ⅰ
中的聲速是340 m/s。
(2)求該聲波在介質Ⅱ中傳播的速度；
解：(2)由v＝λf得聲波在介質Ⅱ中的傳播速度為v2＝λ2f＝0.6×1 700 m/s＝1 020 m/s。
(3)若另一種聲波在介質Ⅱ中的傳播速度為1 400 m/s，按圖中的方向從介質Ⅰ射入介質Ⅱ中，求它在介質Ⅰ和介質Ⅱ中的頻率之比。
解:(3)同一種聲波由介質Ⅰ到介質Ⅱ的過程中，頻率不變，故該聲波從介質Ⅰ進入介質Ⅱ時，其頻率之比為1∶1。
波的衍射
PART 3
“隔墻有耳”這一成語中蘊含著物理學中的什么原理呢？
水波在傳播途中如果遇到障礙物時，大家都會認為波會被擋住去路在障礙物的后面不會有水波出現。會不會有水波傳到障礙物后面的情況呢？
看下面的現象：
我們發現在石頭后本應有的“影子”沒有了。
即：波繞到石頭(障礙物)后面去了并繼續傳播。
波繞過障礙物繼續傳播的現象叫衍射。
障礙物
衍——延展之意
波的衍射——波延展到“影子”區域里的現象。
陰影區
陰影區
陰影區
陰影區
波源
1.定義：波繞過障礙物繼續傳播的現象叫做波的衍射。
三、波的衍射
思考與討論：
(1)為什么當水波在前進方向上遇到大的石頭，水波就繞不過去了呢？
(2)波在什么條件下能夠發生明顯的衍射現象呢？
水波的衍射
2.發生明顯衍射的條件：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。
是否可以說成是發生衍射現象的條件？
思考與討論：
3.注意：
(1)衍射是波特有的現象，一切波都會產生衍射現象。
(2)衍射現象總是存在的，只有明顯與不明顯的差異。
(3)障礙物或孔的尺寸大小，并不是決定衍射能否發生的
條件，僅是發生明顯衍射的條件
(4)一般情況下，波長較大的波容易產生明顯的衍射現象。
現在能不能回答？
1.“隔墻有耳”這一成語中蘊含著怎樣的物理學原理？
2.“聞其聲而不見其人”是否也蘊含著同樣的物理學原理呢？
聲波的衍射
例6.(2024江蘇揚州期初模擬)下列關于波的衍射的
說法正確的是 (　　)
A.波要發生衍射現象必須滿足一定的條件
B.與光波相比聲波更容易發生明顯衍射,是由于聲
波波長較大
C.對同一列波,縫、孔或障礙物越大,衍射現象越明
顯
D.只有橫波才能發生衍射現象,縱波不能發生衍射
現象
B
例7.(2024山東棗莊聯考)在水槽里放兩塊擋板,中間留一個
狹縫,水波通過狹縫的傳播情況如圖所示。若在擋板后M點
放置一乒乓球,乒乓球沒有振動起來,下列說法正確的是
(　　)
A.為使乒乓球振動起來,可適當增加波源的振動頻率
B.為使乒乓球振動起來,可適當增加波源的振幅
C.為使乒乓球振動起來,可適當減小狹縫的寬度
D.乒乓球振動起來后,會隨水波的傳播向遠處運動
C
例8.(2024江蘇蘇州常熟抽測)向水面上扔一個石塊,形成如圖所示的
波形,已知相鄰實線間的距離等于一個波長,不考慮水波的反射,大致
畫出了a、b、c、d四幅圖代表水波通過圖甲的孔A和B以及遇到乙
中障礙物C和D之后的傳播情況。則下列選項最符合實際的是 (　　)
　　
　　
　　
A.a和d　　　　　B.a和c C.b和c　　 　 D.b和d
A
謝
謝
聆
聽

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