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波的反射、折射和衍射
知识点:波的反射、折射和衍射
一、波的反射
1.反射现象:波遇到介质界面(如水遇到挡板)时会返回原介质继续传播的现象.
2.反射规律:反射线、法线与入射线在同一平面内,反射线与入射线分居法线两侧,反射角等于入射角.
二、波的折射
1.波的折射:光从一种介质进入另一种介质时会发生折射,同样,其他波从一种介质进入另一种介质时也发生折射.
2.水波的折射:水波在深度不同的水域传播时,在交界处发生折射.
三、波的衍射
1.波的衍射:波绕过障碍物继续传播的现象.
2.发生明显衍射现象的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象.
3.波的衍射的普遍性:一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象.
技巧点拨
一、波的反射和折射
1.波的反射遵从反射定律,即入射线、反射线及法线位于同一平面内,入射线、反射线分别位于法线的两侧,反射角等于入射角.
2.波的频率是由振源决定的,介质中各个质点的振动都是受迫振动,因此不论是反射还是折射,波的频率是不改变的.
3.波速是由介质决定的,波反射时是在同一介质中传播,因此波速不变,波折射时是在不同介质中传播,因此波速改变.
4.波长是由频率和波速共同决定的,即在波的反射中,由于波的频率和波速均不变,根据公式λ=eq \f(v,f)可知波长不改变;在波的折射中,当进入新的介质中波速增大时,由λ=eq \f(v,f)可知波长变大,反之变小.
总结提升
回声测距的三种情况
1.当声源不动时,声波遇到了障碍物后会返回继续传播,反射波与入射波在同一介质中传播速度相同,因此,入射波和反射波在传播距离一样的情况下用的时间相等,设经时间t听到回声,则声源到障碍物的距离为s=v声·eq \f(t,2).
2.当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时,声源发声时障碍物到声源的距离为s=(v声+v)·eq \f(t,2).
3.当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时,声源发声时障碍物到声源的距离为s=(v声-v)·eq \f(t,2).
二、波的衍射
1.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.
2.声波波长较长,一般在1.7 cm~17 m.
3.波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况.
例题精练
1.(海淀区模拟)如图所示为两列频率、振幅相同的水波相遇时某一时刻的情况,实线表示波峰,虚线表示波谷。下列说法错误的是( )
A.质点M的振动始终是加强的
B.质点M的位移有时为0
C.质点M的位移始终最大
D.质点N保持静止
2.(仓山区校级期中)下列关于机械波的说法正确的是( )
A.发生多普勒效应时,波源的频率发生了变化
B.各质点都在各自的平衡位置附近振动,不随波迁移
C.波发生反射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化
D.发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸比波长大或差不多
随堂练习
1.(莱州市校级月考)如图,是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长,相邻波纹间距离与AB间距相等。下列说法正确的是( )
A.水面波经过孔后波速减小
B.水面波经过孔后波纹间距离可能变大
C.若波源频率增大,衍射现象更明显
D.如果将孔扩大,可能观察不到明显的衍射现象
2.(海淀区二模)声波是一种机械波,具有波的特性。关于声波,下列说法中正确的是( )
A.不同频率的声波在空气中相遇时不会叠加
B.高频声波和低频声波相遇时能发生干涉现象
C.相同条件下,低频声波比高频声波更容易发生衍射现象
D.不同频率的声波在空气中相遇时频率均会发生改变
3.(秦淮区校级月考)如图所示,物理课上秦老师做了几个有趣的物理小实验。下列说法中正确的是( )
A.如图,P摆带动其他摆振动达到稳定后,O摆的振幅最大
B.如图,用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速转动,几米外的同学听到音调在变化是因为声波衍射的缘故
C.如图,一列水波通过两挡板组成的狭缝,水波可以绕到挡板后方继续传播是因为发生了干涉的缘故
D.如图,两列水波叠加形成稳定图样,这两列波的频率必定相同
4.(潍坊期末)如图所示为某学校报告厅的平面图,AB是主席台,S1、S2是报告厅墙壁上的两个喇叭。报告者的声音经喇叭放大后传回话筒,重复放大时可能会产生啸叫。为避免啸叫,话筒最好摆放在主席台上适当的位置,在这些位置上两个喇叭传来的声音强度因干涉而减弱。主席台上有四个位置a、b、c、d,到S1的距离分别为5m、6m、7m、8
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