24惠更斯原理波的反射折射资料.pptx

2.42.4 惠更斯原理惠更斯原理 波的反射与折射波的反射与折射教学目标教学目标1.1.了解惠更斯原理的内容了解惠更斯原理的内容2.2.理解波的反射定律理解波的反射定律3.3.理解波的折射定律理解波的折射定律一一.波动中的几个概念波动中的几个概念1.1.波面：波面：从波源发出的波经过同一时间而到达的各个点所组从波源发出的波经过同一时间而到达的各个点所组成的面，叫做波面。同一波面上的点振动步调相同。成的面，叫做波面。同一波面上的点振动步调相同。平平 面面 波波3.3.波线：波线：沿着波的传播方向画出的带箭头的线称为波线，它沿着波的传播方向画出的带箭头的线称为波线，它表示波动的传播方向。表示波动的传播方向。波线与所在处的波面垂直。波线与所在处的波面垂直。t t 时刻时刻的波前的波前t+t t+t 时时刻的波前刻的波前最前面的波面叫做波前。最前面的波面叫做波前。2.2.波前：波前：圆圆 形形 波波O球面波球面波平面波平面波波面波面波线波线波面波面波线波线波面和波线的关系：垂直波面和波线的关系：垂直 （类似电场线与等势面的关系）（类似电场线与等势面的关系）二二.惠更斯原理惠更斯原理 1 1、原理内容：介质中任意波面上的各点都可看作发射子波的波、原理内容：介质中任意波面上的各点都可看作发射子波的波源。其后任意时刻源。其后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面（拿布去包裹这些子波在波前进方向的包络面（拿布去包裹形成的面）就是新的波面。形成的面）就是新的波面。惠更斯惠更斯 (16291695)(16291695)荷兰著名的物理学家、数学家、天文学家。荷兰著名的物理学家、数学家、天文学家。是与牛顿同一时代的科学家。他对力学和光学的研究都有杰出的是与牛顿同一时代的科学家。他对力学和光学的研究都有杰出的贡献。贡献。.t t 时刻的波面（波前）时刻的波面（波前）t t+t t时刻的波面（波前）时刻的波面（波前）子波波源子波波源t tv v2 2、平面波的惠更斯原理解释、平面波的惠更斯原理解释3 3、确定下一时刻球面波的波面、确定下一时刻球面波的波面.子波波源子波波源t+t时刻时刻的波面的波面t 时刻的波面时刻的波面tv三三.波的反射波的反射 反射角反射角ii：反射波的波线与平面法线的夹角。反射波的波线与平面法线的夹角。入射角入射角i i：入射波的波线与平面法线的夹角。入射波的波线与平面法线的夹角。1 1、现象：波在传播的过程中，遇到两、现象：波在传播的过程中，遇到两种介质的分界面时返回到原介质继续种介质的分界面时返回到原介质继续传播的现象。传播的现象。法线法线平面平面 3 3、规律（与光的反射定律相同）：规律（与光的反射定律相同）：1 1）入射线、法线、反射线在同一平面内；）入射线、法线、反射线在同一平面内；入射线、反射线分在法线两侧；入射线、反射线分在法线两侧；反射角等于入射角；反射角等于入射角；演示水波槽实验演示水波槽实验2.2.概念：入射波的波线与平面法线的夹角。概念：入射波的波线与平面法线的夹角。2 2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。4 4、生活中反射现象的思考、生活中反射现象的思考1 1）回声是声波的反射现象）回声是声波的反射现象:原因是对着山崖或高墙说话，原因是对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播声波传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播2 2）夏日的雷声轰鸣不绝）夏日的雷声轰鸣不绝:原因是声波在云层界面多次反射原因是声波在云层界面多次反射3 3）在空房间里讲话感觉声音响）在空房间里讲话感觉声音响:原因是：声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生反原因是：声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳人耳只射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳人耳只能分开相差能分开相差0.1s0.1s以上的声音所以，人在房间里讲话感觉声以上的声音所以，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会吸收音比在野外大，而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果声波，会影响室内的声响效果4 4）水波传到岸边也会发生反射现象）水波传到岸边也会发生反射现象界面界面介质介质I I介质介质IIII四四.波的折射波的折射 2.2.相关概念：相关概念：折射角（折射角（r r）：折射波的波线与法线的夹角）：折射波的波线与法线的夹角1.1.现象：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发现象：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象生了改变的现象法线法线3 3、折射定律：、折射定律：入射线、法线、折射线共面入射线、法线、折射线共面;入射线与折射线分居法线两侧入射线与折射线分居法线两侧;入射角、折射角的正弦比等于入射角、折射角的正弦比等于波在第一种介质和第二种介质中的速度比。波在第一种介质和第二种介质中的速度比。折射的原因：波在不同介质中速度不同折射的原因：波在不同介质中速度不同1.1.当入射速度大于折射速度时，折射波线靠拢法线；当入射当入射速度大于折射速度时，折射波线靠拢法线；当入射速度小于折射速度时，折射波线远离法线；速度小于折射速度时，折射波线远离法线；2.2.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例；当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例；3.3.在波的折射中，波的频率不改变，波速、波长都发生改变。在波的折射中，波的频率不改变，波速、波长都发生改变。注意：注意：例、一列声波在空气中的波长为例、一列声波在空气中的波长为25cm25cm，传播速度为，传播速度为340m/s340m/s，这列声波传入另一种介质中时，波长变为这列声波传入另一种介质中时，波长变为80cm80cm，它在这种介，它在这种介质中传播速度是多少？质中传播速度是多少？解：在波的折射中，解：在波的折射中，波的频率不改变，波的频率不改变，2.2.一列声以一列声以6060的入射角入射到两种介质的界面上，反射的入射角入射到两种介质的界面上，反射波刚好跟折射波垂直，若入射波的波长为波刚好跟折射波垂直，若入射波的波长为0.6m0.6m，求折射波的，求折射波的波长和反射波的波长？波长和反射波的波长？界面界面介质介质I I介质介质IIII法线法线3.3.关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是()A A同一波面上的各质点振动情况完全相同同一波面上的各质点振动情况完全相同B B同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同C C球面波的波面是以波源为中心的一个个球面球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D D只有平面波，波线始终和波面垂直。只有平面波，波线始终和波面垂直。ABCABC例例1:1:某物体发出的声音在空气中的波长为某物体发出的声音在空气中的波长为1 m,1 m,波速为波速为340 m/s,340 m/s,在海在海水中的波长为水中的波长为4.5 m,4.5 m,此物体在海面上发出的声音经此物体在海面上发出的声音经0.5 s0.5 s听到回声听到回声,则海水深则海水深为多少米为多少米?答案答案:382.5 m:382.5 m典典 例例 分分 析析一一 波的反射现象与波的反射现象与v=fv=f的综合应用的综合应用巩固练习巩固练习1 1 某测量员是这样利用回声测距的某测量员是这样利用回声测距的:他站在两平行他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪峭壁间某一位置鸣枪,经经1.00 s1.00 s第第1 1次听到回声次听到回声,又经过又经过0.5 s0.5 s再次听到回声再次听到回声,已知声速为已知声速为340 m/s,340 m/s,则两峭壁间的距离为多则两峭壁间的距离为多少米少米?答案答案:425 m:425 m二二 对波的折射定律的理解对波的折射定律的理解例例2:2:如下图所示如下图所示,是声波由介质是声波由介质进入介质进入介质的折射情况的折射情况,由图由图判断下列说法中正确的是判断下列说法中正确的是()()A.A.入射角大于折射角入射角大于折射角,声波在介质声波在介质中的波速大于它在介质中的波速大于它在介质中中的波速的波速B.B.入射角大于折射角入射角大于折射角,可能是空气可能是空气,可能是水可能是水C.C.入射角小于折射角入射角小于折射角,可能是钢铁可能是钢铁,可能是空气可能是空气D.D.介质介质中波速中波速v v1 1与介质与介质中波速中波速v v2 2满足满足 A巩固练习巩固练习2 2 如图所示是一列机械波从一种介质进入另一如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象种介质中发生的现象,已知波在介质已知波在介质中的波速为中的波速为v v1 1,波波在介质在介质中的波速为中的波速为v v2 2,则则v v1 1：v v2 2为为()()C C C三三 综合综合 创新与拓展创新与拓展1.1.下列说法正确的是下列说法正确的是 ()()A.A.入射波面与法线的夹角为入射角入射波面与法线的夹角为入射角B.B.入射波面与界面的夹角为入射角入射波面与界面的夹角为入射角C.C.入射波线与法线的夹角为入射角入射波线与法线的夹角为入射角D.D.反射角跟入射角相等反射角跟入射角相等练练 习习 基础强化基础强化2.2.下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()()A.A.入射波的波长和反射波的波长相等入射波的波长和反射波的波长相等B.B.入射波的波长大于折射波的波长入射波的波长大于折射波的波长C.C.入射波的波长小于折射波的波长入射波的波长小于折射波的波长D.D.入射角与折射角的比等于两波速比入射角与折射角的比等于两波速比答案答案:CD:CD答案答案:A:A3.3.一列声波从空气传入水中一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大已知水中声速较大 ()()A.A.声波频率不变声波频率不变,波长变小波长变小 B.B.声波频率不变声波频率不变,波长变大波长变大C.C.声波频率变小声波频率变小,波长变大波长变大 D.D.声波频率变大声波频率变大,波长不变波长不变4.4.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()()A.A.同一波面上各点振动情况一定相同同一波面上各点振动情况一定相同B.B.同一波面上各点振动情况可以不同同一波面上各点振动情况可以不同C.C.空间某一点发出的波面一定是以波源为球心的球面空间某一点发出的波面一定是以波源为球心的球面D.D.只有横波才有波面只有横波才有波面解析解析:某一时刻振动相同的点连接而成的面叫波面某一时刻振动相同的点连接而成的面叫波面,故故A A选项正确选项正确,B,B选项错选项错误误;波面是平面的叫平面波波面是平面的叫平面波,纵波也会形成波面纵波也会形成波面,故故CDCD选项错误选项错误.答案答案:B:B答案答案:A:A5.5.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()()A.A.只有平面波的波面才与波线垂直只有平面波的波面才与波线垂直 B.B.任何波的波线与波面都相互垂直任何波的波线与波面都相互垂直C.C.任何波的波线表示波的传播方向任何波的波线表示波的传播方向 D.D.有些波的波面表示波的传播方向有些波的波面表示波的传播方向6.6.一列波在第一种均匀介质中的波长为一列波在第一种均匀介质中的波长为1 1,在第二种均匀介质中的波长在第二种均匀介质中的波长为为2 2,且且1 1=3=32 2,那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为 ()()A.3:1;1:1 B.1:3;1:4 C.1:1;3:1A.3:1;1:1 B.1:3;1:4 C.1:1;3:1 D.1:1;1:3 D.1:1;1:3C CBCBC解析解析:波线的方向就是波的传播方向波线的方向就是波的传播方向,某一时刻振动情况相同的点连接成的某一时刻振动情况相同的点连接成的面叫波面面叫波面,波线与波面是相互垂直的波线与波面是相互垂直的,故故B B C C选项正确选项正确.能力提升能力提升7.7.声波声波1 1与声波与声波2 2在同一均匀介质中传播在同一均匀介质中传播,其波形如下图所其波形如下图所示示,则则 ()()A.2A.2的波速比的波速比1 1的波速小的波速小B.2B.2的波速比的波速比1 1的波速大的波速大C.2C.2的频率比的频率比1 1的频率高的频率高D.2D.2的频率比的频率比1 1的频率低的频率低C C8.8.关于波的折射关于波的折射,下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.波从一种介质进入另一种介质时波从一种介质进入另一种介质时,传播方向不会发生改变传播方向不会发生改变B.B.入射角等于折射角入射角等于折射角C.C.入射角的正弦值等于折射角的正弦值入射角的正弦值等于折射角的正弦值D.D.入射角的正弦值与折射角正弦值之比是折射率入射角的正弦值与折射角正弦值之比是折射率D D