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第3节 波的反射、折射和衍射 知识点归纳 知识点一、波的反射 1．反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象．
2．反射角与入射角 (1)入射角：入射波的波线与法线的夹角，如图中的α. (2)反射角：反射波的波线与法线的夹角，如图中的β. 3．反射定律：反射波线、法线、入射波线在同一平面内，且反射角等于入射角． 知识点二、波的折射 1．波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫作波的折射． 2．一切波都会发生折射现象． 3．波的折射 (1)折射角(γ)：折射波的波线与两介质界面法线的夹角γ叫做折射角．如图所示．
(2)折射定律：入射波线、法线、折射波线在同一平面内，入射波线与折射波线分居在法线两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比，即＝. 3．波的反射与折射的对比
(1)频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率，即波源的振动频率相同． (2)波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化． (3)据v＝λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关，反射波与入射波在同一介质中传播、频率相同，故波长相同．折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同． 知识点三、波的衍射 1．定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。 2．发生明显衍射的条件：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。 3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 知识点四、波的衍射现象的特点 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．关于衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件。 3．波的衍射实质分析：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。 4．衍射现象与观察的矛盾：当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。 典例分析 波的衍射现象
A．孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象 B．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象 C．只有孔的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象 D．只有波才有衍射现象 解析 波绕过障碍物继续传播的现象称为波的衍射现象，发生明显衍射的条件是孔或障碍物尺寸跟波长差不多或者比波长更小，孔径大并不是不发生衍射，只是波的衍射现象不明显，A、B错误，C正确；衍射现象是波特有的现象，D正确。 答案 CD 归纳总结：衍射现象的判断方法 判定一些熟悉的现象是否是波的衍射现象，首先要看现象中是否有波，其次是看波从波源传出后是否偏离了直线传播，即是否“拐弯”，这两个条件都满足时才有波的衍射现象发生。 自我检测 1．下列现象或事实属于衍射现象的是( )
B．雪堆积在背风的屋后 C．听到墙外人的说话声 D．水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石头，小石头对波的传播没有影响 解析 波在传播过程中绕过障碍物偏离直线传播的现象称为波的衍射。根据波的衍射定义易知A、B错误；听到墙外人的说话声，是声波的衍射现象，C正确；水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石头，小石头对波的传播没有影响，这是水波的衍射现象，D正确。 答案 CD 2．在同一介质中两列频率相同、振动步调一致的横波互相叠加，则( ) A．波峰与波谷叠加的点振动一定是减弱的 B．振动最强的点经过T后恰好回到平衡位置，因而该点的振动是先加强，后减弱 C．振动加强区和减弱区相间隔分布，且加强区和减弱区不随时间变化 D．加强区的质点某时刻位移可能是零 解析 当频率相同、步调一致的两列波叠加时，若波峰与波谷叠加必为减弱点，A正确；振动加强点与减弱点和质点某时刻的位移无关，加强点振幅最大，且始终为加强点，B错误，C正确；振动加强点的位移有时最大，有时为零，D正确。 答案 ACD 3．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子其振动图象如图所示，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔直径d应为( )
A．10 cm B．7 cm C．5 cm D．小于或等于1 cm 解析 水波槽中激发的水波波长为λ＝vT＝0.05×0.2 m＝0.01 m＝1 cm。要发生明显衍射现象，应使孔的尺寸比波长短或者跟波长差不多。 答案 D 4．如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图象，从图象可知( )
A．B侧波是衍射波 B．A侧波速与B侧波速相等 C．减小挡板间距离，衍射波的波长将减小 D．增大挡板间距离，衍射现象将更明显 解析 B侧波在传播过程中遇到带有窄缝的挡板后发生衍射，A侧水波是衍射波，A错误；同种机械波在相同介质中的传播速度相同，B正确；减小挡板间距离，衍射现象会更明显，但是衍射波的波速不变，频率不变，故波长不变，C错误；因为只有当挡板间距跟波长差不多，或者比波长更小时，衍射现象才明显，所以当增大挡板间距离时，衍射现象将变得不明显，D错误。 答案 B 5．一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，以下哪种情况一定能使衍射现象更明显( ) A．增大障碍物的尺寸，同时增大波的频率 B．增大障碍物的尺寸，同时减小波的频率 C．缩小障碍物的尺寸，同时增大波的频率 D．缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率 解析 波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速。由v＝λf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大。而发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率会使衍射现象更明显，D正确。 答案 D 6．在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源。某人从图中A点走到墙后的B点，在此过程中，如果从声波的衍射来考虑，则会听到( )
A．声音变响，男声比女声更响 B．声音变响，女声比男声更响 C．声音变弱，男声比女声更弱 D．声音变弱，女声比男声更弱 解析 从A点走到墙后的B点，会听到声音变弱，男女声音由于频率的高低不同，才有音调高低的不同，女声比男声音调高，频率高，波长短，所以衍射更不明显，会听到女声比男声更弱，D正确。 答案 D 7.为了测一根长铁管的长度，甲同学把耳朵贴在长铁管的一端，乙同学在另一端敲一下这根铁管，测得甲听到的两次响声的时间间隔25 s，已知声音在铸铁和空气里传播的速度分别为390 m/s和340 m/s，这根铁管有多长？ 解析 乙敲铁管的声音可以在铁管和空气中传播，因为声音在铁管传播的速度快，所以乙听到的两次响声，第一次是沿铁管传来的，第二次是由空气传来的。 设铁管长为l，声音在铁管里和空气里传播的时间分别为t1= 答案 见解析 |
A
