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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.(绍兴期末)下列说法正确的是( )
A.医生诊病时常用的“彩超”是利用了多普勒效应
B.医生诊病时常用的“B超”是利用了超声波频率高,容易衍射的特点
C.3D电影具有立体感,其基本原理是利用了光的干涉
D.为避免高楼大厦因风力、地面振动等因素引起的共振,可使其固有频率接近外界驱动力的频率
【分析】医生诊病时常用的“彩超“是利用了多普勒效应。“B超“是利用了超声波频率高,穿透力强的特点。3D电影具有立体感,其基本原理是利用了光的偏振。为了避免发生共振,可使其固有频率远离外界驱动力的频率。
【解答】解:A、医生诊病时常用的“彩超“是利用了多普勒效应,故A正确;
B、医生诊病时常用的“B超“是利用了超声波频率高,穿透力强的特点,故B错误;
C、3D电影具有立体感,其基本原理是利用了光的偏振,故C错误;
D、为避免高楼大厦因风力、地面振动等因素引起的共振,可使其固有频率远离外界驱动力的频率,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了多普勒效应、超声波的特点、光的偏振、共振现象,这些都是学生需要记忆、理解的知识,需要多读书,多积累。
2.(诸暨市校级期中)有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向相互垂直的平面波相遇发生干涉。如图所示,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,a为波谷与波谷相遇点,b、c为波峰与波谷相遇点,d为波峰与波峰相遇点,e、g是a、d连线上的两点,其中e为连线的中点,则( )
A.在a、d处的质点振动减弱,b、c处的质点振动加强
B.从图示时刻经过半个周期,e处的质点通过的路程为2A
C.从图示时刻经过半个周期,g处的质点加速向平衡位置运动
D.从图示时刻经过四分之一周期,d处的质点振幅恰好为零
【分析】根据两波在质点处的振动得到质点合振动,根据波的传播方向及几何关系得到质点位移及振动方向,从而得到质点振动及运动路程。
【解答】解:A、由图可知,a处是波谷和波谷相遇,振动加强,d处是波峰和波峰相遇,振动加强;b、c两质点都是波峰和波谷相遇,振动减弱,故A错误;
BC、根据几何关系可知:两波的波谷同时传播到e,g;故e,g均为振动加强点,振幅为2A;那么,从图示时刻经过半个周期,e处质点通过的路程为s=2×2A=4A;由e为连线的中点,可得:图示时刻两波在e点都
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