3.3 波的反射、折射和衍射

3.3 波的反射、折射和衍射

反射：

当波遇到边界或障碍物时，它可能会反射回到它来的介质中。这种现象称为反射。入射角（入射波与表面法线之间的角度）等于反射角。

折射：

折射发生在波从一种介质进入另一种介质时，导致其速度和方向发生变化。这种波的弯曲是由于两种介质中波速的差异引起的。入射角和折射角之间的关系由斯涅尔定律给出：

sin(θ1)/sin(θ2) = v1/v2

其中：

- θ1 和 θ2 分别是入射角和折射角，

- v1 和 v2 分别是第一介质和第二介质中的波速。

衍射：

衍射是波绕过障碍物时发生的弯曲现象，以及波通过小孔时的扩散。衍射的程度取决于波长和障碍物或开口的大小。较长的波长比较短的波长衍射更多。

例题：

光波从空气进入水中。如果光在空气中的速度为 3 × 10^8 米每秒，在水中的速度为 2.25 × 10^8 米每秒，且入射角为30度，折射角是多少？

解答：

使用斯涅尔定律：

sin(30°)/sin(θ2) = 3 × 10^8 m/s / 2.25 × 10^8 m/s

sin(θ2) = 0.75 × 0.5 = 0.375

θ2 = arcsin(0.375) ≈ 22°

折射角约为22度。