第四节 波的反射、折射和衍射-教案
波的反射折射衍射教学设计
波的反射、折射和衍射教学设计一、教材分析教材名称：物理教材（高中必修）章节：光的本质与光的反射、折射、衍射级别：高中生二、教学目标1. 理解光的反射、折射和衍射的基本概念和原理。
2. 掌握光的反射、折射和衍射的规律和公式。
3. 能够应用光的反射、折射和衍射的知识解决实际问题。
4. 培养学生观察、实验、分析问题及解决问题的能力。
三、教学内容及过程1. 反射（1）引入：通过让学生观察平面镜中的反射现象，引发学生对反射现象的好奇。
（2）概念解释：解释光线的反射现象及其规律。
（3）实验演示：安排实验，让学生通过观察反射现象，探究光线的反射规律，并总结出反射角等于入射角的规律。
2. 折射（1）引入：给学生提出一个问题，为何看物体在水中时会变形？然后引出光的折射现象。
（2）概念解释：讲解光线从一种介质传到另一种介质时的折射现象及其规律。
（3）实验演示：设计实验，让学生观察折射现象，探究光线在不同介质中的传播规律，并帮助学生总结出折射定律。
（4）练习：配套习题让学生巩固折射定律的应用。
3. 衍射（1）引入：利用CD做一个实验：照射光线到CD上，观察到彩色光环的现象。
（2）概念解释：给学生解释光波朝着屏障缺口或小孔时的衍射现象。
（3）实验演示：设计简单的衍射实验，让学生观察和研究衍射现象，并引导学生对衍射规律进行总结。
（4）应用：通过讲解电子显微镜的工作原理，引出电子波的衍射现象。
四、教学方法1. 启发式教学：通过提问启发学生思考，激发学生求知欲，培养学生的实际动手能力。
2. 实验教学：设计实验让学生亲自操作观察，从而深入了解光的反射、折射和衍射现象。
3. 归纳总结法：通过实验结果和观察现象，引导学生归纳总结反射、折射和衍射的规律和公式。
五、教学评价1. 实验记录：通过学生对实验的记录，评价学生对光的反射、折射和衍射规律的掌握情况。
2. 习题练习：通过布置习题，检验学生对光的反射、折射和衍射的应用能力。
3. 学生互评：通过学生之间相互评价实验报告和学习成果，激发学生的合作学习意识。
课时3-3 波的反射、折射和衍射
第三章机械波课时3.3 波的反射、折射和衍射1.通过演示实验，知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射现象。
2.通过比较波的反射和折射，知道反射波和折射波的频率、波速和波长的变化关系。
3.通过观察，理解波发生明显衍射的条件，并能用该条件解释相关物理现象。
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．注意：反射波与入射波的波长、频率、波速都相等，但由于反射面吸收一部分能量，反射波传播的能量将减少．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．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．3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．基础过关练题组一对波的反射和折射现象的理解1.以下关于波的认识，不正确的是()A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C.超声雷达的工作原理是利用波的折射D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象2.(多选)关于波的反射与折射，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，波的频率、波长、波速均不变C.波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化D.波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速均发生变化题组二对波的衍射现象的理解3.(多选)下列属于波的衍射现象的是()A.隔墙有耳B.空山不见人，但闻人语响C.余音绕梁，三日而不绝D.夏日雷声轰鸣不绝4.如图甲所示，水波传到两板间的空隙发生了明显的衍射，若不改变小孔的尺寸，只改变挡板的位置或方向，如图乙中的(a)、(b)、(c)、(d)，则下列判断正确的是()甲乙A.只有(a)能发生明显衍射B.只有(a)(b)能发生明显衍射C.(a)、(b)、(c)、(d)均能发生明显衍射D.(a)、(b)、(c)、(d)均不能发生明显衍射5.图中S为在水面上振动的波源，M、N为在水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动。
3.3 波的反射、折射和衍射 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版(2019)选择性
3.3 波的反射、折射和衍射教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册一、教学内容分析本节课的主要教学内容是波的反射、折射和衍射。
这部分内容在物理人教版（2019）选择性必修第一册的第3章第3节。
具体包括以下几个方面：1. 波的反射：介绍波遇到障碍物时的反射现象，以及反射波与入射波的波长、振幅和相位的关系。
2. 波的折射：讲解波从一种介质传播到另一种介质时发生的折射现象，以及折射波与入射波的波长、振幅和相位的关系。
3. 波的衍射：介绍波遇到障碍物时发生的衍射现象，以及衍射波与入射波的波长、振幅和相位的关系。
这部分内容与学生已有知识联系紧密。
学生在初中阶段已经学习了波的基本概念和性质，本节课将在此基础上进一步深入研究波的传播规律。
此外，波的反射、折射和衍射现象在日常生活中非常常见，学生通过观察和体验，可以更好地理解和掌握这些概念。
二、核心素养目标本节课旨在培养学生的物理学科核心素养，包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与价值观等方面。
具体目标如下：1. 物理观念：使学生理解波的反射、折射和衍射是波动现象的基本特征，建立起波动观念，为后续学习电磁波等知识打下基础。
2. 科学思维：通过分析波的反射、折射和衍射现象，培养学生的逻辑思维能力和分析问题的能力，提高学生的科学思维水平。
3. 科学探究：引导学生通过实验观察波的反射、折射和衍射现象，培养学生的实验操作能力和科学探究能力。
4. 科学态度与价值观：使学生认识到物理知识在生活中的应用，培养学生的科学态度和正确的世界观。
三、教学难点与重点1. 教学重点本节课的核心内容是波的反射、折射和衍射。
教师需要有针对性地进行讲解和强调以下几个重点：（1）波的反射：重点讲解波遇到障碍物时的反射现象，以及反射波与入射波的波长、振幅和相位的关系。
通过举例说明，如水面上的波遇到岸边时的反射现象，帮助学生理解反射波的性质。
（2）波的折射：重点讲解波从一种介质传播到另一种介质时发生的折射现象，以及折射波与入射波的波长、振幅和相位的关系。
2024年高中物理新教材讲义：波的反射、折射和衍射
3波的反射、折射和衍射[学习目标] 1.了解波的反射和折射现象，知道波的反射和折射规律(难点)。
2.知道波的衍射现象和波发生明显衍射的条件(重点)。
一、波的反射和折射1．波的反射(1)反射现象：波遇到介质界面(如水波遇到挡板)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。
2．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：一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射。
1．在波的反射和折射现象中，反射波与入射波、折射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？答案在波的反射和折射现象中，反射波和入射波的频率都与波源的频率相同；反射现象是在同种介质中传播，波速相同，由v＝λf可知，波长也相同，而折射现象是在不同介质中传播，波速不同，波长也不同。
2．波在发生折射过程中，方向一定改变吗？答案不一定，如果入射波垂直于交界面时，传播方向保持不变。
波的反射和折射中各物理量的变化(1)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。
(2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一均匀介质中传播，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)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＝vf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＝vf可知波长变长，反之变短。
例1一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2m。
当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6m ，如图所示，若介质Ⅰ中的声速是340m/s 。
(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度；(3)若另一种声波在介质Ⅱ中的传播速度为1400m/s ，按图中的方向从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中，求它在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比。
波的反射、折射和衍射_课件
②入射线与折射线分居法线两侧。
法线 i
r 界面
③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。比值为常数，即折
射率。
折射率
第2种介质 对第1种介
质的折射率
用惠更斯原理解释波的折射 由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点 经△t后， A点发射的子波到达界面上的 A’点，B点发射的子波到达B’点
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 。
精品 课件
高中物理选择性必修1 第三章 机械波
波的反射、折射和衍射
新人教版
特级教师优秀课件精选
教学目标 知道什么是波面和波线，了解惠更斯原理。 认识波的反射现象，并能用惠更斯原理进行解释。 认识波的折射现象，并能用惠更斯原理进行解释。
教学目标
通过管擦汗水波的衍射现象，认识衍射现象的特征 知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件 知道衍射现象是波特有的现象
惠更斯原理 知道波面、波线、波前的概念。 知道惠更斯原理的内容。
波面和波线
波面：在任一时刻，介质中任何振
动
状态（相位）相同的质点
所构
成的面叫做波面。
波前：最前方的那个波面叫做波前。
（对应介质中
表示波的传播方向，叫做 水波的波面是一个个圆
波线。在各向同性的均匀介质中
惠更斯原理 内容： 介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后 任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面，就是新的波面。
某个 波面
某时刻与所有子波波前相切的曲面
子波以球面波的方式在介质 中以原波的速度向外传播。 根据惠更斯原理，若已知某一时刻的波面形状及位置 ，便可通过几何作图来确定下一时刻的波面形状和位 置，并确定波的传播方向，从而处理有关波的传播问
12-5波的反射、折射、衍射
. . . . . . . . .
平面波波面
障碍物
平面波
三、发生明显衍射现象的条件
现象： 1.窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象 2.窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显 3.窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将直线传 播，观察不到衍射现象
解释“闻其声不见其人”“隔墙有耳”：
声波的波长（1.7cm～17m）：可以和一般的 障碍物的尺寸相比 光波的波长(0.4μm~0.8μm)：跟一般的障碍物 的尺寸相比非常小 通常情况下看不到光的衍射现象，光沿直线传 播
课堂小结
1.衍射是波特有的现象,一切波都会产生衍射现象 2.衍射现象总是存在的,只有明显与不明显的差异 3.障碍物或孔的尺寸大小,并不是决定衍射能否发 生的条件,仅是发生明显衍射的条件 4.一般情况下波长较大的波容易产生显著的衍射 现象 5. 当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分突出, 但由于能量的减弱,衍射现象不容易观察到
课堂练习
以下关于波的衍射的说法，正确的是（ B ）
A、波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射 现象 B、当孔的尺寸比波长小，衍射现象明显 C、当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现 象很明显 D、只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时， 才会发生明显的衍射现象
课堂练习
在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振 子振动的频率是5Hz，水波在水槽中的传播速
荷兰物理学家 惠更斯
二 、惠更斯原理
用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面（子 波波面的包络面）
t +Δt 时刻的波面
vΔt
.........
子波波源
第四、五节 波的反射、折射和衍射
第十章机械波第七课时【课题】第四、五节波的反射、折射和衍射【课型】高二物理班新授课【授课日期】【授课班级】【授课人】朱兆坚【教学目标】1、知道波传播到两种介质交界面时，会发生反射和折射。
2、知道波的衍射和产生明显衍射的条件。
3、知道反射、折射和衍射是一切波所特有的现象。
【教学重点】1、机械波的反射、折射和衍射现象。
2、产生明显衍射现象的条件。
【教学难点】通过实验得出明显衍射现象的条件【教学过程】< 引入 >机械波在传播过程中，遇到障碍物时，将会发生什么现象呢？下面我们就来研究这个问题。
< 新授 >一、波的反射图10—20和图10—22实验。
1、演示课本P112、波的反射：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射。
3、波的反射规律：在波的反射现象中，反射角等于入射角；反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同。
4、回声：当反射回来的声波与原来的声波到达人耳的时间差大于0.1s时，我们就能感到回声。
二、波的折射图10—24实验。
1、演示课本P122、波的折射：波从一种介质射入另一种介质时，传播的方向会发生改变，这种现象叫做波的折射。
3、波的折射规律：在波的折射现象中，波的频率不改变，波速和波长都发生了改变，入射角i与折射角r和波速之间有下述关系：sini/sinr = v1/v2，其中v1、v2分别是入射波和折射波所在介质的波速。
三、波的衍射1、演示课本P14图10—26、图10—27实验。
2、波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫波的衍射。
3、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。
※一切波都能发生衍射现象，衍射是波特有的现象。
< 巩固练习 >1、举例说明波反射现象（学生回答）。
2、举例说明波衍射现象（学生回答）。
3、课本P18练习四 1、2。
4、甲、乙两人平行站在一堵墙的前面，二人相距2a米，距离两人均为3a米，当甲开了一枪后，乙在t秒后听到第一声枪响，则在什么时候第二声枪响才传到乙。
3.3 波的反射、折射和衍射(教案)
3.3 波的反射、折射和衍射问题一：如图甲所示，我们在山中对着山谷大声喊“你好……”时，会听到“连绵不断”的“你好……”的回声；如图乙所示，在空旷的大房间里大声说话时，会听到“嗡嗡”的回声，导致不容易听清声音，这些属于波的什么现象？答：甲图是声波在峭壁上反射的结果，乙图是声波在墙壁上反射的结果，都是声波的反射现象一、波的反射1、定义：波遇到障碍物会返回来继续传播的现象2、入射角（i）和反射角（i＇）：（1）入射角：入射波的波线与平面法线的夹角i（2）反射角：反射波的波线与平面法线的夹角i＇3、反射定律：入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。
注意：（1）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同（2）波遇到两种介质界面时，总存在反射4、应用：（1）回声测距：①．当声源不动时，声波遇到静止障碍物会被反射回来继续传播，由于反射波与入射波在同一介质中的传播速度相同，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，设经过时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s = v声·t2②．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）·t2③．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）·t2（2）超声波定位：蝙蝠、海豚能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来，蝙蝠、海豚就是根据接收到的反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置，从而确定飞行或游动方向的.【例1】某物体发出的声音在空气中的波长为1m，波速为340m/s，在海水中的波长为4.5m，（1）该波的频率为 Hz，在海水中的波速为 m/s（2）若物体在海面上发出的声音经0.5s听到回声，则海水深为多少？（3）若物体以5m/s的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声？解析：（1）由f = vλ = 3401= 340Hz，因波的频率不变，则在海水中的波速为：v海 =λf = 4.5×340 m/s = 1530m/s （2）入射声波和反射声波用时相同，则海水深为：s = v海·t2= 1530×0.52m = 382.5m（3）物体与声音运动的过程示意图如图所示，设听到回声时间为t，则：v物t + v海t = 2s => t = 0.498s问题2：墙壁的传音性比空气好得多，但把门窗关闭后，外面传入室内的声音却会明显地减弱，这是为什么？答：声波原来在空气中传播，如果没有障碍物，能直接传到室内，当把门窗关闭后，声波遇到墙壁和门窗，在界面上发生反射和折射现象，只有折射进入墙壁和门窗的声波才能进入室内，虽然墙壁和门窗的传音性能好但反射性能也好，所以大部分声波被反射回去，外面传入室内的声音就显著地减弱了。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四、五节波的反射、折射和衍射
引言：波在各向同性的均匀介质中传播时，波速、波振面形状、波的传播方向等均保持不变。
但是，如果波在传播过程中遇到障碍物或传到不同介质的界面时，则波速、波振面形状、以及波的传播方向等都要发生变化，产生反射、折射、衍射、散射等现象。
在这种情况下，要通过求解波动方程来预言波的行为就比较复杂了。
惠更斯原理提供了一种定性的几何作图方法，在很广泛的范围内解决了波的传播方向等问题。
一、惠更斯原理
惠更斯(Christian Huygens，1629—1695) 惠更斯是最著名的物
理学家之一。
惠更斯的力学研究成
果很多。
1656年制成了第一
座机械钟。
1673年推算出了
向心力定律。
1678年他完成
《光论》，提出了光的波动
说，建立了著名的惠更斯原理。
惠更斯原理可以预料光的衍射现象的存在。
在数学方面：发表过关于计算圆周长、椭圆弧及双曲线的著作。
在天文学方面：研制和改进光学仪器上。
他1665年发现了土星的光环和木星的卫星(木卫六)。
1．前提条件
当波在弹性介质中传播时，介质中任一点P 的振动，将直接引起
其邻近质点的振动。
就P点引起邻近质点
的振动而言，P点和
波源并没有本质上
的区别，即P点也可
以看作新的波源。
例
如，水面波传播时，遇到障碍物，当障碍物上小孔的大小与波长相差不多时，就会看到穿过小孔后的波振面是圆弧形的，与原来的波振面无关，就象以小孔为波源产生的波动一样。
2．惠更斯原理——是关于波面传播的理论在总结这类现象的基础上，荷兰物理学家惠更斯于1678年首先提出：介质中任一波面上的各点，都可看成是产生球面子波（或称为次波）的波源；在其后的任一时刻，这些子波的包络面就是新的波面。
3．用惠更斯原理来解释波动的传播方向
不论对机械波还是电磁波，也不论波动所经过的介质是均匀的还是非均匀的，是各向同性的还是各向异性的，惠更斯原理都是适用的。
只要知道某一时刻的波面与波速，就可以根据惠更斯原理，用几何作图方法决定下一时刻的波面，从而确定波的传播方向。
根据惠更斯原理，应用几何作图方法，由已知的某一时刻波阵面，可以确定下一时刻的波阵面，从而确定波的传播方向。
应用惠更斯原理可以解释波的折射、反射和衍射等现象。
例如
（1）点波源O发出的球面波
（2）平面波
惠更斯原理对任何波动过程都是适用的。
只要知道某一时刻的波阵面，就可根据这一原理用几何方法来决定任一时刻的波阵面，因而在很广泛的范围内解决了波的传播问题。
但惠更斯原理不能说明波的强度分布。
二、波的反射与折射
1．什么是波的反射现象和折射现象？
当波传播到两种
介质分界面时，一部
分波从分界面上返
回，形成反射波，另
一部分进入另一介
质，形成折射波，这
就是波的反射现象和
折射现象。
2．波的反射定律
－反射线、入射线和法线在同一平面内；
－反射角等于入射角。
3．波的折射定律
－折射线、入射线和法线在同一平面内；
－入射角的正弦与反射角的正弦之比等于波
在第一种介质中传播的速度与波在在第一种介质中传播的速度之比，即
2
1
sin sin v v i =γ 4．用惠更斯原来解释波的反射和折射
反射波与入射波在同一介质中，传播的速度是相同的，因而在同一时间内行进的距离是相等的；而折射波与入射波在不同的介质中传播，波速是不同的，因而在同一时间内行进的距离是不等的。
据此可以解释波的反射与折射现象。
三、波的衍射
1．什么是波的衍射现象？
波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘继续前进的现象叫做波的衍射现象。
其波阵面的几何形状和波的传播方向均发生改变，衍射现象明显与否，和障碍物的尺寸有关。
例如，当平面波通过一缝时，若缝的宽度远大于波的波长，波表现为直线传播；若缝的宽度略大于波长，在缝的中部，波的传播仍保持原来的方向；在缝的边缘处，波阵面弯曲，波的传播方向改变，波绕过障碍物向前传播；若缝的宽度小于波长（相当于小孔），衍射现象更加明显，波阵面由平面变成球面。
（1）平面波通过宽度略大于波长的缝时，在缝的中部，波的传播仍保持原来的方向，在缝的边缘处，波阵面弯曲，波的传播方向改变，波绕过障碍物向前传播。
（2）平面波通过宽度（线度）小于波长的缝时（相当于小孔），衍射现象更加明显，波阵面由平面变成球面。
2．用惠更斯原理解释波的衍射现象：
当平面波到达障碍物AB 上的一条狭缝时，缝上各点可看成是子波的波源，各子波源都发出球形子波。
这些子波的包络面已不再是平面。
靠近狭缝的边缘处，波面弯曲，波线改变了原来的方向，即绕过了障碍物继续前进。
如果障碍物的缝更窄，衍射现象就更显著。
四、更斯原理的缺陷
1．没有说明子波的强度分布问题； 2．没有说明波为什么只能向前传播而不向后传播的问题。
后来，菲涅耳对惠更斯原理作了重要的补充，形成惠更斯——菲涅耳原理，这些缺陷才被克服。