思考:生活中,你是否注意過水波的反射?波的反射應(yīng)該遵從什么規(guī)律?
我們知道,聲音在傳播過程中,遇到障礙物時會發(fā)生反射。對著遠(yuǎn)處的峭壁大喊一聲會聽到回聲,就是聲波在峭壁上反射的結(jié)果。
1.知道波的反射和折射,并了解其規(guī)律。2.知道波的衍射及產(chǎn)生明顯衍射的條件。3. 能夠畫出反射、折射的示意圖,知道不同物理現(xiàn)象對應(yīng)物理量中的變量與不變量。
知識點一、波的反射和折射
如圖甲,在發(fā)波水槽一端有一平板振動發(fā)生器,振動發(fā)生器在水槽中能夠產(chǎn)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(fā)生的現(xiàn)象。
甲 乙
(1)定義當(dāng)波遇到兩介質(zhì)分界面會返回來繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫波的反射。(2)波的反射定律當(dāng)波傳播到兩種介質(zhì)的交界處發(fā)生反射時①入射線、 法線、反射線在同一平面內(nèi);②入射線與反射線分別位于法線的兩側(cè),而且入射角等于反射角;③反射波的波長、頻率和波速都與入射波相同。
(3)波的入射角和反射角入射角:入射波的波線與平面法線的夾角叫做入射角。 反射角:反射波的波線與平面法線的夾角叫做反射角。
2.波的折射一列水波在深度不同的水域傳播時,在交界面處將發(fā)生折射。
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(xiàn)象。
定義:波在傳播過程中,從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時,波傳播的方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象叫作波的折射。一切波都會發(fā)生折射現(xiàn)象。
3.波的反射、折射現(xiàn)象中各量的變化(1)頻率f由波源決定,故無論是反射波還是折射波都與入射波的頻率即波源的振動頻率相同。(2)波速v由介質(zhì)決定,因反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播,故波速不變;而折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播,所以波速變化。(3)據(jù)v=λf知,波長λ與v及f有關(guān),與介質(zhì)及波源有關(guān)。反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播,頻率相同,故波長相同。折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播,f相同,v不同,故λ不同。
1.關(guān)于波的反射與折射,下列說法正確的是( )A.入射波的波長一定等于反射波的波長,其頻率不變B.入射波的波長一定小于反射波的波長,其頻率不變C.入射波的波長一定大于折射波的波長,其頻率不變D.入射波的波長一定小于折射波的波長,其頻率不變
2.(多選)關(guān)于波的反射與折射,下列說法正確的是(    )A.波發(fā)生反射時,波的頻率不變,波速變小,波長變短B.波發(fā)生反射時,波的頻率、波長、波速均不變C.波發(fā)生折射時,波的頻率、波長、波速均發(fā)生變化D.波發(fā)生折射時,波的頻率不變,但波長、波速均發(fā)生變化
3.如圖所示,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
1.波的衍射在水塘里,微風(fēng)激起的水波遇到小石、蘆葦?shù)燃?xì)小的障礙物,會繞過它們繼續(xù)傳播。在波的前進(jìn)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。
(1)定義:波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象叫作波的衍射。(2)衍射的實質(zhì):振動的形式和能量傳到障礙物后方的陰影區(qū)域中。
(1)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。(2)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。(3)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?
現(xiàn)象1: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(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,水波可以繞到擋板后面繼續(xù)傳播。
現(xiàn)象2:波長與狹縫寬度相差不多時,有明顯的衍射現(xiàn)象, 隨著波長的減小,衍射現(xiàn)象變得不明顯。可以推測,當(dāng)波長與狹縫寬度相比非常小時,水波將沿直線傳播,觀察不到衍射現(xiàn)象。
實驗結(jié)論實驗表明,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(xiàn)象。
2.對波的衍射的理解(1)衍射是波特有的現(xiàn)象,一切波都能發(fā)生衍射。(2)波的衍射總是存在的,只有“明顯”與“不明顯”的差異。(3)障礙物的尺寸的大小不是發(fā)生衍射的條件,而是發(fā)生明顯的衍射的條件,波長越大越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。(4)波的直線傳播是在衍射不明顯時的近似情況。
“隔墻有耳” “聞其聲而不見其人”,這是聲波的衍射現(xiàn)象。 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(dāng),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(cè)的聲音。
1.以下關(guān)于波的衍射的說法正確的是(  )A.波遇到障礙物時,一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B.當(dāng)障礙物的尺寸比波長大得多時,衍射現(xiàn)象很明顯C.當(dāng)孔的大小比波長小時,衍射現(xiàn)象很明顯D.只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長相差不多時,才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
2、(多選)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(qū)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,則波經(jīng)過孔之后的傳播情況,下列描述正確的是(   )A.此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.如果將孔AB擴(kuò)大,有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D.如果孔的大小不變,使波源頻率增大,能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象
3.下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是( ?。〢.波要發(fā)生衍射現(xiàn)象必須滿足一定的條件B.與光波相比聲波容易發(fā)生衍射是由于聲波波長較大,更容易與一般障礙物的尺寸相近C.對同一列波,縫、孔或障礙物越大衍射現(xiàn)象越明顯D.只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象,縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象

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3 波的反射、折射和衍射

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