波的反射和折射課件

§2.3

波的反射和折射波面波線一、幾個概念：波面和波線1、波面：從波源發(fā)出的波經(jīng)過同一傳播時間而達到的各點所組成的面叫做波面。注意：同一波面上各質(zhì)點振動狀態(tài)相同的波前：最前面的波面叫波前平面波：波面是平面的波稱為平面波

球面波：波面是球面的波稱為球面波2、波線：用來表示波的傳播方向的線，

跟各個波面垂直的線叫做波線。特點：波線與波面互相垂直平面波的波線：垂直于波面的平行線球面波的波線：沿著以波源為中心的半徑方向向外的射線。(Christian

Huygens

1629—1695)荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家。1629

年出生于海牙。

1655

年獲得法學(xué)博士學(xué)位。1663

年成為倫敦皇家學(xué)會的第一位外國會員?？死锼沟侔病せ莞故桥c牛頓同一時代的科學(xué)家，是歷史上最著名的物理學(xué)家之一，他對力學(xué)的發(fā)展和光學(xué)的研究都有杰出的貢獻，在數(shù)學(xué)和天文學(xué)方面也有卓越的成就，是近代自然科學(xué)的一位重要開拓者?？死锼沟侔病せ莞苟?、惠更斯原理平面波的波前球面波的波前t時刻波前波源

惠更斯原理內(nèi)容：介質(zhì)中

任意波面

上的各點都可

作發(fā)射子波的波源。其后任意時刻,這些子波在波前進方向的包絡(luò)面就是新的波面。這就是惠更斯原理子波t+△t時刻波前球面波平面波.....傳

播方向t

+Δt

時刻波前t

時刻波前傳播方向t

時刻波前t

+

Δt

時刻波前vΔtvΔt二、惠更斯原理...

.

.波源.

.

.球面波的波面和波線平面波的波面和波線二、惠更斯原理.

.

.

.

.

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.子波波源vΔt二、惠更斯原理用惠更斯原理確定下一時刻平面波的波面t+Δt時刻的波面t時刻的波面利用惠更斯原理可以由已知的波面通過幾何作圖方法確定下一時刻的波面，從而確定波的傳播方向。例如當(dāng)波在均勻的各向同性介質(zhì)中傳播時，波面的幾何形狀總是保持不變的。....

...........子波波源的波面vΔ

t

.t

時刻的波面二、惠更斯原理用惠更斯原理確定下一時刻球面波的波面t

+Δ

t

時刻反射波的波線與平面法線的夾角i

′叫做反射角。1定義：波遇到障礙物會返回來繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的反射．入射角（i）：入射波的波線與平面法線的夾角i叫做入射角。反射角（i′）：法線平面三、用惠更斯原理解釋波的反射Aab

c`c

Bb`由惠更斯原理，AB為波的一個波面經(jīng)Δt后，B點發(fā)射的子波到達界面處B`點，A點發(fā)射的子波到達A`點。同種介質(zhì)，波速不變。a`A`B`三、用惠更斯原理解釋波的反射反射定律：內(nèi)容：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。法線平面三、用惠更斯原理解釋波的反射注意：反射波的波長、頻率、波速都跟入射波相同。波遇到兩種介質(zhì)界面時，總存在反射。生活中波的反射現(xiàn)象的思考回聲是聲波的反射現(xiàn)象．對著山崖或高墻說話，聲波傳到山崖或高墻時，會被反射回來繼續(xù)傳播．夏日的雷聲轟鳴不絕．聲波在云層界面多次反射．在空房間里講話感覺聲音響．聲波在普通房間里遇到墻壁，地面，天花板發(fā)生反射時，由于距離近，原聲與回聲幾乎同時到達人耳．人耳只能分開相差0.1s以上的聲音．所以，在房間里聽不到回聲，人在房間里講話感覺聲音比在野外大，而普通房間里的幔帳、地毯、衣物等會吸收聲波，會影響室內(nèi)的聲響效果．蝙蝠的“眼睛”：18世紀(jì)，意大利教士兼生物學(xué)家斯帕蘭扎尼研究蝙蝠在夜間活動時，發(fā)現(xiàn)蝙蝠是靠高頻率的尖叫來確定障礙物的位置的。這種尖叫聲在每秒2萬到10萬赫茲之間，我們的耳朵對這樣頻率范圍內(nèi)的聲波是聽不到的。這樣的聲波稱為超聲波。蝙蝠發(fā)出超聲波，然后借助物體反射回來的回聲，就能判斷出所接近的物體的大小、形狀和運動方式。雷達和隱形飛機：雷達是利用無線電波發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并測定其位置的設(shè)備。由于無線電波具有恒速、定向傳播的規(guī)律，因此，當(dāng)雷達波碰到飛行目標(biāo)(飛機、導(dǎo)彈）等時，一部分雷達波便會反射回來，根據(jù)反射雷達波的時間和方位便可以計算出飛行目標(biāo)的位置。由于一般飛機的外形比較復(fù)雜，總有許多部分能夠強烈反射雷達波，因此整個隱形飛機F—117飛機表面涂以黑色的吸收雷達波的涂料。B超工作原理人耳的聽覺范圍有限度，只能

對20-20000赫茲的聲音有感覺，

20000赫茲以上的聲音就無法聽到，這種聲音稱為超聲。和普通的聲音一樣，超聲能向一定方向傳播，而且可以穿透物體，如果碰到障礙，就會產(chǎn)生回聲，不相同的障礙物就會產(chǎn)生不相同的回聲，人們通過儀器將這種回聲收集并顯示在屏幕上，可以用來了解物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。利用這種原理，人們將超聲波用于診斷和治療人體疾病。界面介質(zhì)I介質(zhì)II1

、定義：

波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，波的傳播方向發(fā)生了改變的現(xiàn)象叫做波的折射折射角（r）：折射波的波線與兩介質(zhì)界面法線的夾角r叫做折射角。拆射定律：（1）波在介質(zhì)中發(fā)生折射時，入射線、法線、折射線在同一平面內(nèi)，入射線和折射線分別位于法線兩側(cè)（2）法線四、用惠更斯原理解釋波的折射當(dāng)v1＞v2時,i

＞γ即折射線偏向法線；當(dāng)v1＜v2時,i

＜γ即折射線偏離法線；當(dāng)垂直界面入射時，i

=0，γ=0，傳播方向不變，但仍發(fā)生了折射現(xiàn)象四、用惠更斯原理解釋波的折射波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同注意：當(dāng)入射波速度大于折射波速度時，折射角折向法線。當(dāng)入射波速度小于折射波速度時，折射角折離法線。當(dāng)垂直界面入射時，傳播方向不改變，但波速改變。屬折射中的特例。在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長都發(fā)生改變。由惠更斯原理，A、B為同一波面上的兩點經(jīng)Δt后，B點發(fā)射的子波到達界面處D點，A點的到達C點，證畢用惠更斯原理解釋波的折射1.下列說法正確的是(

)A.入射波面與法線的夾角為入射角

B.入射波面與界面的夾角為入射角

C.入射波線與法線的夾角為入射角

D.反射角跟入射角相等答案:CD基礎(chǔ)強化2.下列說法中正確的是(

)A.入射波的波長和反射波的波長相等

B.入射波的波長大于折射波的波長

C.入射波的波長小于折射波的波長

D.入射角與折射角的比等于兩波速比

答案:A3.一列聲波從空氣傳入水中,已知水中聲速較大(

)A.聲波頻率不變,波長變小

B.聲波頻率不變,波長變大

C.聲波頻率變小,波長變大

D.聲波頻率變大,波長不變

答案:B下列說法中正確的是(

)同一波面上各點振動情況一定相同

B.同一波面上各點振動情況可以不同C.空間某一點發(fā)出的波面一定是以波源為球心的球面

D.只有橫波才有波面解析:某一時刻振動相同的點連接而成的面叫波面,故A

選項正確,B選項錯誤;波面是平面的叫平面波,縱波也會形成波面,故CD選項錯誤.答案:A5.下列說法中正確的是(

)A.只有平面波的波面才與波線垂直

B.任何波的波線與波面都相互垂直

C.任何波的波線表示波的傳播方向

D.有些波的波面表示波的傳播方向解析:波線的方向就是波的傳播方向,某一時刻振動情況相同的點連接成的面叫波面,波線與波面是相互垂直的,故B?C選項正確.答案:BC能力提升6.聲波1與聲波2在同一均勻介質(zhì)中傳播,其波形如下

圖所示,則(

)A.2的波速比1的波速小

B.2的波速比1的波速大

C.2的頻率比1的頻率高

D.2的頻率比1的頻率低答案:C7.一個觀察者在高處用望遠鏡注視在地上木工以每

秒2次的頻率擊打釘子,他聽到聲音恰好看到擊錘動作,若觀察者距木工680

m,當(dāng)木工停止擊錘后,他還能聽到幾次擊釘聲?(聲波在空氣中的傳播速度

340

m/s)解析:題中木工擊釘子產(chǎn)生的聲波屬于一種脈沖波.如下圖示,

設(shè)脈沖的間距為d,由于聲速是v=340

m/s,木工擊釘頻率為f=2Hz,所以因此在680m的距離內(nèi)有 個脈沖波

也就是說木工停止擊釘后還能聽到4次擊釘聲.答案:4次8:(2001·上海)(波的反射測車速)如下圖所示,圖a是高速公路上用

超聲波測速儀器量車速的示意圖,測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號,根據(jù)發(fā)出和接收的信號間的時間差,測出被測物體的速度.圖b中P1?