波的衍射

3.3波的反射、折射和衍射

一、波的反射

1.定义：波在传播过程中遇到会返回来继续的现象，叫波的。

2.反射规律

(1)反射波的波长、频率、波速都跟相同。

(2)入射线(表示波的入射方向)、法线、反射线(表示波的反射方向)在同一，反射线与入射线分居

法线两侧，反射角等于角。

3.机械波的频率由决定，波速由决定，波长𝜆=,因反射波与入射波在同一介质

中传播，故频率、波速、波长都。

二、波的折射

1.定义：波从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象叫波的。

2.一切波都会发生现象。

3.在波的折射中，波的不改变，波速和都发生了变化。

三、波的衍射

1.定义：波可以绕过继续传播的现象叫波的。

2.发生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟相差不多，或者比波长更小时，才

能观察到明显的现象。波长的波容易发生明显衍射。

3.一切波都能发生，是波特有的现象。

(1)一切波都能发生衍射，只是有的，有的而已。

(2)衍射是波特有的现象，能发生衍射的就是波。

考点一：波的衍射概念及产生明显衍射的条件

【例

1

】如图所示，甲为沿

x

轴传播的一列简谐横波在

t=0

时刻的波动图像，乙图为参与波动质点

P

的振动

图像，则下列判断正确的是（）

基础知识梳理

典型例题分析

A

．该波的传播速率为

8m/s

B

．该波的传播方向沿

x

轴正方向

C

．该波在传播过程中若遇到

3m

的障碍物，能发生明显衍射现象

D

．经过

0.5s

时间，质点

P

沿波的传播方向向前传播

2m

【变式练习】

1

．如图所示，正中心

O

点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，

A

是挡板，

B

是小孔，

经过一段时间，水面上的波形将分布于（）

A

．整个区域

B

．阴影

Ⅰ

以外区域

C

．阴影

Ⅰ

以外区域

D

．阴影

Ⅰ

以外区域

2

．如图所示，有一人在河边钓鱼，浮标位于

A

点，

S

为在水面上沿竖直方向振动的波源，

M

、

N

是水面上

的两块固定挡板，两板中间有一狭缝。波源

S

的振动引起其浮标上下振动，下列说法正确的是（）

A

．减小波源的振幅，可以减小波源

S

的振动对浮标的影响

B

．增大波源的振幅，可以减小波源

S

的振动对浮标的影响

C

．减小波源的波长，衍射现象更明显

D

．增大波源的振动频率，衍射现象更明显

考点二：生活中常见的波的衍射现象

【例

2

】声波属于机械波。下列有关声波的描述中正确的是（）

A

．同一列声波在各种介质中的频率是相同的

B

．同一列声波在各种介质中的波长是相同的

C

．普通声波可以绕过障碍物传播，超声波只能沿直线传播

D

．声波的频率越高，它在空气中传播的速度就越大

【变式练习】

1

．下列现象不属于波的明显衍射现象的是（）

A

．

“

隔墙有耳

”B

．

“

空山不见人，但闻人语声

”

C

．河中芦苇后面没有留下无波的区域

D

．池中假山前有水波，假山后无水波

2

．下列现象或事实属于衍射现象的是（）

A

．风从窗户吹进来

B

．雪堆积在背风的屋后

C

．水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块，小石块对波的传播没有影响

D

．晚上看到水中月亮的倒影

一、波的反射和折射及应用

1.波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射现象和折射现象，如图所示，一些物理量相应地发生变化，

比较如下：

波现象

比较项

波的反射波的折射

传播方向改变i＝i′改变r≠i

频率f不变不变

波速v不变改变

方法探究

波长λ不变改变

2.说明

(1)波的频率是由波源决定的，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.

(2)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.

(3)由v＝λf知，波长是由频率和波速共同决定的.在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ

＝

v

f

可知波长不变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝

v

f

可知波长变大；反之变小.

三、波的衍射

1.波的衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象.

2.关于波的衍射的条件：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.

一、单选题

1

．在空旷的广场上有一堵较高大的墙，墙的一侧有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源。某人从墙的另一

侧远离墙的

A

点走到靠近墙的

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

2

．牛顿把光看做沿直线前进的

“

弹丸

”

、惠更斯把光看做和

“

水波

”

一样的机械波，都是运用了（）

A

．理想化模型法

B

．类比法

C

．控制变量法

D

．等效替代法

3

．某同学使用如图所示的实验装置观察水面波衍射，

AC、BD

是挡板，

AB

是一个孔，

O

是波源。图中曲线

中，每两条相邻波纹之间距离是一个波长，波经过孔之后，下列描述正确的是（）

课后小练

A

．不能观察到明显的波的衍射现象

B

．挡板前后波纹间距离不相等

C

．如果将孔

AB

扩大，仍可能观察到明显的衍射现象

D

．如果孔的大小不变，使波源频率减小，仍能观察到明显的衍射现象

4

．下列哪些现象不是由声音的反射形成的（）

A

．夏天下雨时，我们总是先看到闪电，后听到雷声

B

．北京天坛的回音壁的回音现象

C

．同样的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些

D

．在火车站候车大厅中，我们有时听不清播音员的声音

5

．下列说法正确的是（）

A

．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短

B

．波发生反射时，频率、波长、波速均发生变化

C

．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化

D

．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化

6

．如图所示，实线

a

是沿

x

轴传播的一列简谐横波在

t

＝

0

时刻的波形图，虚线

b

是这列波在

t

＝

0.7s

时刻

的波形图。已知该波的波速是

v

＝

10m/s

，根据图形，则下列说法正确的是（）

A

．

t

＝

0

时刻

x

＝

-3m

处的质点向上振动

B

．该横波若遇到

4m

在障碍物不能发生明显衍射，但能发生明显反射

C

．经过

t

＝

1s

，

x

＝

1m

处的质点速度最大，方向沿

y

轴正方向

D

．

t

＝

2.75s

时刻

x

＝

4m

处的质点离开平衡位置位移为

2

3

cm

7

．如图所示，甲为沿

x

轴传播的一列简谐横波在

t

＝

0

时刻的波动图像，乙图为参与波动质点

P

的振动图像，

则下列判断正确的是（）

A

．该波的传播速率为

8m/s

B

．该波的传播方向沿

x

轴正方向

C

．经过

0.5s

时间，质点

P

沿波的传播方向向前传播

2m

D

．该波在传播过程中若遇到

3m

的障碍物，能发生明显衍射现象

8

．如图所示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，则波经过孔之后的传

播情况，下列描述错误的是（）

A

．此时能观察到明显的波的衍射现象

B

．挡板前后波纹间距离相等

C

．如果将孔

AB

扩大，有可能观察不到明显的衍射现象

D

．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象

二、多选题

9

．如图所示，图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点

P

以此时刻为计时起点的振动图像，

从该时刻起，下列说法正确的是（）

A

．经过

0.15s

，波沿

x

轴的正方向传播了

3m

B

．经过

0.1s

时，质点

Q

的运动方向沿

y

轴负方向

C

．经过

0.05s

时，质点

Q

距平衡位置的距离大于质点

P

距平衡位置的距离

D

．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为

0.5m

的障碍物，能发生明显衍射现象

10

．如图所示，一小型渔港的防波堤两端

MN

相距约

60m

，在防波堤后

A

、

B

两处有两艘小船进港躲避风浪。

某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的有（）

A

．假设波浪的波长约为

3m

，则

A

、

B

两处小船明显受到波浪影响

B

．假设波浪的波长约为

3m

，则

A

、

B

两处小船基本上不受波浪影响

C

．假设波浪的波长约为

60m

，则

A

、

B

两处小船明显受到波浪影响

D

．假设波浪的波长约为

60m

，则

A

、

B

两处小船基本上不受波浪影响

11

．蟾蜍在水塘边平静的水面上鸣叫，形成如图所示的水波。已知水波的传播速度与水的深度正相关，蟾

蜍的鸣叫频率为

1451Hz

。下列说法正确的是（）

A

．水波从浅水区传入深水区，频率变大

B

．在深水区，水波更容易发生衍射现象

C

．水面上飘落的树叶会被水波推向岸边

D

．测得图中蟾蜍左上位置水波两个相邻波峰间距离为

0.5cm

，则此处水波的波速约为

7.3m/s

12

．北京时间

2022

年

1

月

15

日汤加发生了火山爆发，火山爆发引起了巨大的海啸。假设图甲是这次火山

爆发在某地引起的海啸的一列水面波在0t时刻的波形图，该水面波正在海面上传播，其传播方向沿

x

轴

的正方向，图乙是质点

N

的振动图像，则下列说法正确的是（）

A

．该列波的传播速度为

10m/s

B

．在

0.4st

时，质点

N

具有向上的最大加速度

C

．再经过

0.4s

的时间，

N

点将向前传播到距离原点6m处

D

．若水面波前方有一尺寸为6m的石头，该水面波遇到石头后不能继续向前传播

E

．水面波传播过程中也能传递能量

三、填空题

13

．两列频率、振动方向、初始相位均相同的波源

S

1、

S

2，在同一介质中传播时，某时刻

t

形成如图所示的

干涉图样，图样中两波源

S

1、

S

2同时为波谷（实线表示波峰，虚线表示波谷），在图中标有

A

、

B

、

C

三个

点，则振动加强的点是

________

，振动减弱的点是

________

。

14

．如图所示

,

水槽内有一振源

,

振动时产生的水波通过一个小缝隙发生衍射现象

,

为了使衍射现象更明显

,

可

采用的方法是使小缝隙的宽度

__________;

或者是使振源的振动频率

__________.(

选填

“

增大

”

或

“

减小

”)

15

．如右图所示，为水中两个振动情况完全相同的波源所形成的图样，这是水面波的

____________

现象；

下图中的

A

、

B

、

C

是不同频率的水面波通过相同的小孔所能达到区域的示意图，则其中水波的频率最大的

是

_________

图．

16

．用

2×106Hz

的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为

2250m/s

和

1500m/s

，则该超

声波在结石中的波长时胆汁中的

______

倍．用超声波检查胆结石是因为超声波的波长短，遇到结石时

_______

（选填

“

容易

”

或者

“

不容易

”

）发生衍射．