波的衍射

3.3波的反射、折射和衍射

一、波的反射

1.定義：波在傳播過程中遇到會返回來繼續的現象，叫波的。

2.反射規律

(1)反射波的波長、頻率、波速都跟相同。

(2)入射線(表示波的入射方向)、法線、反射線(表示波的反射方向)在同一，反射線與入射線分居

法線兩側，反射角等于角。

3.機械波的頻率由決定，波速由決定，波長??=,因反射波與入射波在同一介質

中傳播，故頻率、波速、波長都。

二、波的折射

1.定義：波從一種介質進入另一種介質時，傳播方向發生改變的現象叫波的。

2.一切波都會發生現象。

3.在波的折射中，波的不改變，波速和都發生了變化。

三、波的衍射

1.定義：波可以繞過繼續傳播的現象叫波的。

2.發生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟相差不多，或者比波長更小時，才

能觀察到明顯的現象。波長的波容易發生明顯衍射。

3.一切波都能發生，是波特有的現象。

(1)一切波都能發生衍射，只是有的，有的而已。

(2)衍射是波特有的現象，能發生衍射的就是波。

考點一：波的衍射概念及產生明顯衍射的條件

【例

1

】如圖所示，甲為沿

x

軸傳播的一列簡諧橫波在

t=0

時刻的波動圖像，乙圖為參與波動質點

P

的振動

圖像，則下列判斷正確的是（）

基礎知識梳理

典型例題分析

A

．該波的傳播速率為

8m/s

B

．該波的傳播方向沿

x

軸正方向

C

．該波在傳播過程中若遇到

3m

的障礙物，能發生明顯衍射現象

D

．經過

0.5s

時間，質點

P

沿波的傳播方向向前傳播

2m

【變式練習】

1

．如圖所示，正中心

O

點是水面上一波源，實、虛線分別表示該時刻的波峰、波谷，

A

是擋板，

B

是小孔，

經過一段時間，水面上的波形將分布于（）

A

．整個區域

B

．陰影

Ⅰ

以外區域

C

．陰影

Ⅰ

以外區域

D

．陰影

Ⅰ

以外區域

2

．如圖所示，有一人在河邊釣魚，浮標位于

A

點，

S

為在水面上沿豎直方向振動的波源，

M

、

N

是水面上

的兩塊固定擋板，兩板中間有一狹縫。波源

S

的振動引起其浮標上下振動，下列說法正確的是（）

A

．減小波源的振幅，可以減小波源

S

的振動對浮標的影響

B

．增大波源的振幅，可以減小波源

S

的振動對浮標的影響

C

．減小波源的波長，衍射現象更明顯

D

．增大波源的振動頻率，衍射現象更明顯

考點二：生活中常見的波的衍射現象

【例

2

】聲波屬于機械波。下列有關聲波的描述中正確的是（）

A

．同一列聲波在各種介質中的頻率是相同的

B

．同一列聲波在各種介質中的波長是相同的

C

．普通聲波可以繞過障礙物傳播，超聲波只能沿直線傳播

D

．聲波的頻率越高，它在空氣中傳播的速度就越大

【變式練習】

1

．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

2

．下列現象或事實屬于衍射現象的是（）

A

．風從窗戶吹進來

B

．雪堆積在背風的屋后

C

．水波前進方向上遇到凸出在水面上的小石塊，小石塊對波的傳播沒有影響

D

．晚上看到水中月亮的倒影

一、波的反射和折射及應用

1.波向前傳播在兩介質的界面上同時發生了反射現象和折射現象，如圖所示，一些物理量相應地發生變化，

比較如下：

波現象

比較項

波的反射波的折射

傳播方向改變i＝i′改變r≠i

頻率f不變不變

波速v不變改變

方法探究

波長λ不變改變

2.說明

(1)波的頻率是由波源決定的，介質中各個質點的振動都是受迫振動，因此不論是反射還是折射，波的頻率

是不改變的.

(2)波速是由介質決定的，波反射時是在同一介質中傳播，因此波速不變，波折射時是在不同介質中傳播，

因此波速改變.

(3)由v＝λf知，波長是由頻率和波速共同決定的.在波的反射中，由于波的頻率和波速均不變，根據公式λ

＝

v

f

可知波長不變；在波的折射中，當進入新的介質中波速增大時，由λ＝

v

f

可知波長變大；反之變小.

三、波的衍射

1.波的衍射：波繞過障礙物或小孔繼續傳播的現象.

2.關于波的衍射的條件：應該說衍射是沒有條件的，衍射是波特有的現象，一切波都可以發生衍射.衍射只

有“明顯”與“不明顯”之分，障礙物或小孔的尺寸跟波長差不多，或比波長小是產生明顯衍射的條件.

3.波的衍射實質分析：波傳到小孔(障礙物)時，小孔(障礙物)仿佛是一個新波源，由它發出的與原來同頻率

的波在小孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向.波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況.

一、單選題

1

．在空曠的廣場上有一堵較高大的墻，墻的一側有一個正在播放男女聲合唱歌曲的聲源。某人從墻的另一

側遠離墻的

A

點走到靠近墻的

B

點，在此過程中，如果從聲波的衍射來考慮，則會聽到（）

A

．聲音變響，男聲比女聲更響

B

．聲音變響，女聲比男聲更響

C

．聲音變弱，男聲比女聲更弱

D

．聲音變弱，女聲比男聲更弱

2

．牛頓把光看做沿直線前進的

“

彈丸

”

、惠更斯把光看做和

“

水波

”

一樣的機械波，都是運用了（）

A

．理想化模型法

B

．類比法

C

．控制變量法

D

．等效替代法

3

．某同學使用如圖所示的實驗裝置觀察水面波衍射，

AC、BD

是擋板，

AB

是一個孔，

O

是波源。圖中曲線

中，每兩條相鄰波紋之間距離是一個波長，波經過孔之后，下列描述正確的是（）

課后小練

A

．不能觀察到明顯的波的衍射現象

B

．擋板前后波紋間距離不相等

C

．如果將孔

AB

擴大，仍可能觀察到明顯的衍射現象

D

．如果孔的大小不變，使波源頻率減小，仍能觀察到明顯的衍射現象

4

．下列哪些現象不是由聲音的反射形成的（）

A

．夏天下雨時，我們總是先看到閃電，后聽到雷聲

B

．北京天壇的回音壁的回音現象

C

．同樣的聲音在房間里比在曠野里聽起來響亮些

D

．在火車站候車大廳中，我們有時聽不清播音員的聲音

5

．下列說法正確的是（）

A

．波發生反射時，波的頻率不變，波速變小，波長變短

B

．波發生反射時，頻率、波長、波速均發生變化

C

．波發生折射時，波的頻率不變，但波長、波速發生變化

D

．波發生折射時，波的頻率、波長、波速均發生變化

6

．如圖所示，實線

a

是沿

x

軸傳播的一列簡諧橫波在

t

＝

0

時刻的波形圖，虛線

b

是這列波在

t

＝

0.7s

時刻

的波形圖。已知該波的波速是

v

＝

10m/s

，根據圖形，則下列說法正確的是（）

A

．

t

＝

0

時刻

x

＝

-3m

處的質點向上振動

B

．該橫波若遇到

4m

在障礙物不能發生明顯衍射，但能發生明顯反射

C

．經過

t

＝

1s

，

x

＝

1m

處的質點速度最大，方向沿

y

軸正方向

D

．

t

＝

2.75s

時刻

x

＝

4m

處的質點離開平衡位置位移為

2

3

cm

7

．如圖所示，甲為沿

x

軸傳播的一列簡諧橫波在

t

＝

0

時刻的波動圖像，乙圖為參與波動質點

P

的振動圖像，

則下列判斷正確的是（）

A

．該波的傳播速率為

8m/s

B

．該波的傳播方向沿

x

軸正方向

C

．經過

0.5s

時間，質點

P

沿波的傳播方向向前傳播

2m

D

．該波在傳播過程中若遇到

3m

的障礙物，能發生明顯衍射現象

8

．如圖所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，

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，則波經過孔之后的傳

播情況，下列描述錯誤的是（）

A

．此時能觀察到明顯的波的衍射現象

B

．擋板前后波紋間距離相等

C

．如果將孔

AB

擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現象

D

．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能觀察到更明顯的衍射現象

二、多選題

9

．如圖所示，圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖乙為質點

P

以此時刻為計時起點的振動圖像，

從該時刻起，下列說法正確的是（）

A

．經過

0.15s

，波沿

x

軸的正方向傳播了

3m

B

．經過

0.1s

時，質點

Q

的運動方向沿

y

軸負方向

C

．經過

0.05s

時，質點

Q

距平衡位置的距離大于質點

P

距平衡位置的距離

D

．若該波在傳播過程中遇到一個尺寸為

0.5m

的障礙物，能發生明顯衍射現象

10

．如圖所示，一小型漁港的防波堤兩端

MN

相距約

60m

，在防波堤后

A

、

B

兩處有兩艘小船進港躲避風浪。

某次海嘯引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤傳播，下列說法中正確的有（）

A

．假設波浪的波長約為

3m

，則

A

、

B

兩處小船明顯受到波浪影響

B

．假設波浪的波長約為

3m

，則

A

、

B

兩處小船基本上不受波浪影響

C

．假設波浪的波長約為

60m

，則

A

、

B

兩處小船明顯受到波浪影響

D

．假設波浪的波長約為

60m

，則

A

、

B

兩處小船基本上不受波浪影響

11

．蟾蜍在水塘邊平靜的水面上鳴叫，形成如圖所示的水波。已知水波的傳播速度與水的深度正相關，蟾

蜍的鳴叫頻率為

1451Hz

。下列說法正確的是（）

A

．水波從淺水區傳入深水區，頻率變大

B

．在深水區，水波更容易發生衍射現象

C

．水面上飄落的樹葉會被水波推向岸邊

D

．測得圖中蟾蜍左上位置水波兩個相鄰波峰間距離為

0.5cm

，則此處水波的波速約為

7.3m/s

12

．北京時間

2022

年

1

月

15

日湯加發生了火山爆發，火山爆發引起了巨大的海嘯。假設圖甲是這次火山

爆發在某地引起的海嘯的一列水面波在0?t時刻的波形圖，該水面波正在海面上傳播，其傳播方向沿

x

軸

的正方向，圖乙是質點

N

的振動圖像，則下列說法正確的是（）

A

．該列波的傳播速度為

10m/s

B

．在

0.4st?

時，質點

N

具有向上的最大加速度

C

．再經過

0.4s

的時間，

N

點將向前傳播到距離原點6m處

D

．若水面波前方有一尺寸為6m的石頭，該水面波遇到石頭后不能繼續向前傳播

E

．水面波傳播過程中也能傳遞能量

三、填空題

13

．兩列頻率、振動方向、初始相位均相同的波源

S

1、

S

2，在同一介質中傳播時，某時刻

t

形成如圖所示的

干涉圖樣，圖樣中兩波源

S

1、

S

2同時為波谷（實線表示波峰，虛線表示波谷），在圖中標有

A

、

B

、

C

三個

點，則振動加強的點是

________

，振動減弱的點是

________

。

14

．如圖所示

,

水槽內有一振源

,

振動時產生的水波通過一個小縫隙發生衍射現象

,

為了使衍射現象更明顯

,

可

采用的方法是使小縫隙的寬度

__________;

或者是使振源的振動頻率

__________.(

選填

“

增大

”

或

“

減小

”)

15

．如右圖所示，為水中兩個振動情況完全相同的波源所形成的圖樣，這是水面波的

____________

現象；

下圖中的

A

、

B

、

C

是不同頻率的水面波通過相同的小孔所能達到區域的示意圖，則其中水波的頻率最大的

是

_________

圖．

16

．用

2×106Hz

的超聲波檢查膽結石，該超聲波在結石和膽汁中的波速分別為

2250m/s

和

1500m/s

，則該超

聲波在結石中的波長時膽汁中的

______

倍．用超聲波檢查膽結石是因為超聲波的波長短，遇到結石時

_______

（選填

“

容易

”

或者

“

不容易

”

）發生衍射．