人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊PAGEPAGE13.3波的反射、折射和衍射〖學習目標〗1．通過實驗認識波的反射和折射現象。2．通過用射線解釋反射、折射現象，認識波動中建構物理模型的方法。3．知道波的衍射現象和波產生明顯衍射現象的條件。〖知識梳理〗一、波的反射和折射1．波的反射(1)定義：當波遇到兩介質分界面會返回來繼續傳播的現象。(2)理解：用一條射線代表波的入射方向（入射線），用另一條射線代表波的反射方向（反射線），波的反射遵循反射定律。即反射線、法線與入射線在同一平面內，反射線與入射線分居法線兩側，反射角等于入射角。2．波的折射(1)定義：波從一種介質射入另一種介質時，波的傳播方向發生偏折的現象。(2)理解：以水波為例，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。3．波的反射、折射現象中各量的變化(1)頻率(f)由波源決定：反射波、入射波以及折射波的頻率均等于波源的振動頻率。(2)波速(v)由介質決定：反射波和入射波在同一介質中傳播，波速相等。折射波在另一種介質中傳播，波速變化。(3)據v＝λf知，波長λ與波速和頻率有關。反射波與入射波，頻率相同、波速相同，故波長也相同，折射波與入射波在不同介質中傳播，頻率相同，波速不同，故波長相同。二、波的衍射1．定義：波可以繞過障礙物繼續傳播，這種現象叫作波的衍射。2．情景討論：(1)在狹縫寬度比波長大得多的情況下，波的傳播如同光沿直線傳播一樣，在擋板后面產生“陰影區”，如圖甲所示；(2)在狹縫寬度與波長相差不多或者狹縫寬度比波長更小的情況下，發生明顯的衍射現象，水波可以繞到擋板后面繼續傳播，如圖乙所示。總結：發生明顯衍射現象的條件：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。(甲、乙、丙圖狹縫寬度不變，波長分別是狹縫寬度的eq\f(7,10)、eq\f(5,10)、eq\f(3,10))3．一切波都能發生衍射，衍射是波特有的現象。〖考點研析〗考點1波的反射和折射例1．某物體發出的聲音在空氣中的波長為1m，波速為340m/s，在海水中的波長為4.5m。(1)該波的頻率為________Hz，在海水中的波速為________m/s。(2)若物體在海面上發出的聲音經過0.5s聽到回聲，則海水深為多少？(3)若物體以5m/s的速度由海面向海底運動，則經過多長時間聽到回聲？考點2波的衍射例2.(多選)如圖所示，S為在水面上振動的波源，M、N為水面上的兩塊擋板，其中N板可以移動，兩板中間有一狹縫，此時測得A處水沒有振動。為使A處水也能發生振動，可采用的方法是()A．使波源的頻率增大 B．使波源的頻率減小C．移動N使狹縫的距離增大 D．移動N使狹縫的距離減小〖隨堂演練〗1.當一個探險者進入一個山谷后，為了估測出山谷的寬度，他吼一聲后，經過0.5s聽到右邊山坡反射回來的聲音，又經過1.5s后聽到左邊山坡反射回來的聲音，若聲速為340m/s，則這個山谷的寬度約為()A．170m B．340mC．425m D．680m2.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3.下列現象不屬于波的明顯衍射現象的是()A．“隔墻有耳”B．“空山不見人，但聞人語聲”C．河中蘆葦后面沒有留下無波的區域D．池中假山前有水波，假山后無水波4.水波通過小孔，發生了一定程度的衍射，為使衍射現象更明顯，下列做法可取的是()A．增大小孔尺寸 B．增大小孔尺寸C．增大水波頻率 D．減小水波頻率5.觀察水面波衍射的實驗裝置如圖所示，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長，相鄰波紋間距離與AB間距相等。下列說法正確的是()A．水面波經過孔后波速減小B．水面波經過孔后波紋間距離可能變大C．若波源頻率增大，衍射現象更明顯D．如果將孔擴大，可能觀察不到明顯的衍射現象

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁例1.〖解析〗(1)由f＝eq\f(v,λ)得f＝eq\f(340,1)Hz＝340Hz，因波的頻率不變，則在海水中的波速為v海＝λ′f＝4.5×340m/s＝1530m/s。(2)入射聲波和反射聲波用時相同，則海水深為h＝v海eq\f(t,2)＝1530×eq\f(0.5,2)m＝382.5m。(3)物體與聲音運動的過程示意圖如圖所示，設聽到回聲的時間為t′，則v物t′＋v海t′＝2h代入數據解得t′≈0.498s。〖答案〗(1)3401530(2)382.5m(3)0.498s例2.〖答案〗BD〖解析〗要使A處水發生振動，應使波的衍射現象更明顯，而波能發生明顯衍射的條件是狹縫的寬度跟波長相差不多或者比波長更小。因此可將狹縫變小，或將波長變大，而減小波源的頻率可以使波長變大，故B、D正確。〖隨堂演練〗1.〖答案〗C〖解析〗由d＝v·eq\f(t1,2)＋v·eq\f(t1＋t2,2)，可得山谷的寬度約為d＝425m，故選項C正確。2.〖答案〗D〖解析〗波1、2都在介質a中傳播，故1、2的頻率、波速、波長均相等，A、B錯。波1、3是在兩種不同介質中傳播，波速不同，但波源沒變，因而頻率相等，由λ＝eq\f(v,f)得波長不同，故C錯，D對。3.〖答案〗D〖解析〗假山前有水波，假山后無水波，說明波沒有繞過障礙物，因此不屬于明顯衍射現象，其余都屬于波的明顯衍射現象，故選D。4.〖答案〗D〖解析〗根據發生明顯衍射現象的條件，可知本題中要使現象更明顯，可采取：減小小孔尺寸或增大水波波長，或同時減小小孔尺寸、增大水波波長，所以A、B錯誤；介質已確定，波速是確定的，由v＝λf知：若f改變了，λ也會改變，就會影響衍射發生的明顯程度，因此欲增大波長，必須減小水波頻率，故C錯誤，D正確。5.〖答案〗D〖解析〗在同一介質水中，波速不