高中物理教科版高中選修第二章機(jī)械波惠更斯原理波的反射和折射

第二章第四節(jié)授課教師：李玨穎惠更斯原理波的反射和折射波面：從波源發(fā)出的波經(jīng)過(guò)同一傳播時(shí)間而達(dá)到的各點(diǎn)所組成的面。波面一、波面和波線“波前”：最前面的波面波面：從波源發(fā)出的波經(jīng)過(guò)同一傳播時(shí)間而達(dá)到的各點(diǎn)所組成的面。波線：從波源沿著波的傳播方向畫(huà)出的帶箭頭的的線。用來(lái)表示波的傳播方向波面波線一、波面和波線注意：波面與波線總是垂直波面：從波源發(fā)出的波經(jīng)過(guò)同一傳播時(shí)間而達(dá)到的各點(diǎn)所組成的面。一、波面和波線注意：波面與波線總是垂直波面波線波前波面：從波源發(fā)出的波經(jīng)過(guò)同一傳播時(shí)間而達(dá)到的各點(diǎn)所組成的面。波線：從波源沿著波的傳播方向畫(huà)出的帶箭頭的的線。用來(lái)表示波的傳播方向的狹縫變成新的波源了波在傳播過(guò)程中所到達(dá)的每一點(diǎn)都可看做新的波源,從這些點(diǎn)發(fā)出球面形狀的子波。二、惠更斯原理1.內(nèi)容:波在傳播過(guò)程中所到達(dá)的每一點(diǎn)都可看做新的波源,從這些點(diǎn)發(fā)出球面形狀的子波,其后任一時(shí)刻這些子波波前的包絡(luò)面就是新的波前。2.惠更斯作圖法：由已知的某一時(shí)刻波前確定下一時(shí)刻波前，從而確定波的傳播方向。包絡(luò)面：一些幾何圖形的公切面。球形波波源........平面波.....傳播方向t+t波前t

波前傳播方向t

波前t+t波前vtvt二、惠更斯原理1.內(nèi)容:波在傳播過(guò)程中所到達(dá)的每一點(diǎn)都可看做新的波源,從這些點(diǎn)發(fā)出球面形狀的子波,其后任一時(shí)刻這些子波波前的包絡(luò)面就是新的波前。2.惠更斯作圖法：由已知的某一時(shí)刻波前確定下一時(shí)刻波前，從而確定波的傳播方向。包絡(luò)面：一些幾何圖形的公切面。ACD三、波的反射1.運(yùn)用惠更斯原理幾何作圖法研究t1的波前反射后t2時(shí)刻的波前反射波線反射角入射角關(guān)系惠更斯作圖法由已知的某一時(shí)刻波前確定下一時(shí)刻波前，從而確定波的傳播方向。三、波的反射XYACN1N1ˊN2ˊN2PDQBEPˊii′1.運(yùn)用惠更斯原理幾何作圖法研究∵AD=V(

t2-t1)BC=V(

t2-t1)∴R△ABC≌R△ADC∴∠DAC=∠BCA∴i′=it1的波前為ABE，反射后t2時(shí)刻的波前為CD，設(shè)波速為V,則：法線平面2.反射定律：

入射線、法線、反射線在同一平面內(nèi)，入射線與反射線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角。3.原因：波在同種介質(zhì)中傳播速度相同特別提醒

頻率(f)由波源決定波速(v)由介質(zhì)決定

據(jù)v＝λf知，波長(zhǎng)λ與波速和頻率有關(guān)反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波相同。四、波的折射1.運(yùn)用惠更斯原理幾何作圖法研究介質(zhì)1介質(zhì)2ABCDEFNNˊ入射波線折射波線ir折射波前入射波前子波PQ

如圖所示，波折射前某一時(shí)刻t1的波前AB，折射射后t2時(shí)刻的波前為CE，在入射介質(zhì)波速為V1,折射介質(zhì)中波速為V2，則：在R△ABC中:BC=V1(t2-t1)AE=V2(t2-t1)BC=ACSin∠BAC=ACSiniAE=ACSin∠ACE=ACSinr∴V1(t2-t1)=ACSiniV2(t2-t1)=ACSinr∴在R△AEC中:2.折射定律：入射線、法線、折射線在同一平面內(nèi)；入射線與折射線分居法線兩側(cè)；入射角正弦與折射角正弦之比等于波在兩種介質(zhì)中傳播速度之比結(jié)論 (1)當(dāng)v1＞v2時(shí)，i＞r，折射線

法線． (2)當(dāng)v1＜v2時(shí)，i＜r，折射線

法線． (3)當(dāng)垂直界面入射(i＝0)時(shí)，r＝0，傳播方向不改變，是折射中的特殊情況.偏向偏離2.折射定律：入射線、法線、折射線在同一平面內(nèi)；入射線與折射線分居法線兩側(cè)；入射角正弦與折射角正弦之比等于波在兩種介質(zhì)中傳播速度之比注意：在折射中，頻率不變，波速和波長(zhǎng)都會(huì)發(fā)生改變3.原因：不同介質(zhì)中波的傳播速度不同討論：若介質(zhì)1為水，介質(zhì)2為空氣，聲波從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2，1.波速怎么改變？

2.聲波波線怎樣偏折？3.頻率怎么改變?4.波長(zhǎng)怎么改變？解：假設(shè)聲波在介質(zhì)1波速為V1,介質(zhì)2中波速為V2聲音在不同介質(zhì)中傳播的速度：固體>液體>氣體

v1＞v2i＞r，折射線偏離法線波源不變，頻率不變根據(jù)公式v＝λf，f不變，v減小，波長(zhǎng)減小BC3.雷達(dá)和隱形飛機(jī)：雷達(dá)是利用無(wú)線電波發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并測(cè)定其位置的設(shè)備。由于無(wú)線電波具有恒速、定向傳播的規(guī)律，因此，當(dāng)雷達(dá)波碰到飛行目標(biāo)(飛機(jī)、導(dǎo)彈）等時(shí)，一部分雷達(dá)波便會(huì)反射回來(lái)，根據(jù)反射雷達(dá)波的時(shí)間和方位便可以計(jì)算出飛行目標(biāo)的位置。由于一般飛機(jī)的外形比較復(fù)雜，總有許多部分能夠強(qiáng)烈反射雷達(dá)波，因此整個(gè)隱形飛機(jī)F—117飛機(jī)表面涂以黑色的吸收雷達(dá)波的涂料。五、反射與折射的應(yīng)用B超

人體各個(gè)內(nèi)臟的表面對(duì)超聲波的反射能力是不同的，健康內(nèi)臟和病變內(nèi)臟的反射能力也不一樣．平常說(shuō)的“B超”就是根據(jù)內(nèi)臟反射的超聲波進(jìn)行造影，幫助醫(yī)生分析體內(nèi)的病變的?！癇超”是亮度調(diào)制型超聲診斷儀的簡(jiǎn)稱(chēng)。由于能在熒光屏上顯示出斷面圖像，所以又稱(chēng)斷面顯像儀。它所顯示的圖像具有與人體解剖位置直接對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)，所以十分直觀，使用方便，診斷正確率高。近年來(lái)，B型超聲顯象儀已被用于許多臟器的檢查，但腦和眼等部位的輔助檢查仍以A型為主。小結(jié)1.惠更斯原理：波在傳播過(guò)程中所到達(dá)的每一點(diǎn)都可看做新的波源,從這些點(diǎn)發(fā)出球面形狀的子波,其后任一時(shí)刻這些子波波前的包絡(luò)面就是新的波前。2.波的反射