1、.4惠更斯原理波的反射與折射學 習 目 標知 識 脈 絡1.通過實驗，建立球面波和平面波的概念，理解子波源的形成難點2理解惠更斯原理難點3知道波傳播到兩種介質交界面時會發生反射和折射，理解反射定律和折射定律的內容及其特點重點4運用惠更斯原理解釋波的反射和折射現象難點惠 更 斯 原 理 1從波源發出的波經過同一傳播時間而到達的各點所組成的面，叫做波面，最前面的波面叫做波前波面是平面的波稱為平面波；波面是圓球形的波稱為圓球形波2從波源沿著波的傳播方向畫出的帶箭頭的線稱為波線，它表示波動的傳播方向平面波的波線是垂直于波面的平行線，圓形波的波線是沿著以波源為中心的半徑方向向外的射線3內容：波在傳播過程

2、中所到達的每一點都可看做新的波源，從這些點發出球面形狀的子波，其后任一時刻這些子波波前的包絡面就是新的波前這就是惠更斯原理1任何波的波線都表示波的傳播方向2波面一定與波線垂直3波面一定是平面4波的傳播方向與波面平行1根據惠更斯原理可得出：波在傳播過程中，一個波源變成了無數個波源，這種說法正確嗎？【提示】不正確波源只有一個，而子波的波源有無數個2波面一定是平面嗎？根據圖241和圖242考慮波線與波面的關系是怎樣的圖241 圖242【提示】波面不一定是平面波線與波面互相垂直，一定條件下由波面可確定波線，由波線可確定波面1對波線、波面的理解1波面波源引起的振動在介質中向各個方向傳播，假如把某一時刻振

3、動狀態一樣的點連接起來組成一個面，這個面就叫做波面例如：球面波：波面是以波源為球心的一個個球面，波線經過這些球面的半徑，這種波為球面波平面波：波面是平面的波為平面波2波線用來表示波的傳播方向，在同性介質中波線與波面垂直3波面與波線的關系圖243波面不一定是面，如水波，它只能在水面傳播，水波的波面是以波源為圓心的一簇圓波線是有方向的一簇線，它的方向代表了波的傳播方向波線與波面互相垂直，一定條件下由波面可確定波線，由波線可確定波面4無論是球形波，還是平面波，同一波面上的各質點振動情況完全一樣2惠更斯原理的應用1應用惠更斯原理解釋波現象的步驟：確定一列波某時刻一個波面的位置；在波面上取兩點或多個點作

4、為子波的波源；選一段時間t；根據波速確定t時間后子波波面的位置；確定子波在波前進方向上的包絡面，即為新的波面；由新的波面可確定波線及其方向2利用惠更斯原理解釋波的傳播如圖244甲所示，以O為球心的球面波在時刻t的波面為，按照惠更斯原理，面上每個點都是子波的波源設各個方向的波速都是v，在t時間之后各子波的波面如圖中虛線所示，虛線圓的半徑是vt.是這些子波波面的包絡面，它就是原來球面波的波面在時間t后的新位置可以看出，新的波面仍是一個球面，它與原來球面的半徑之差為vt，表示波向前傳播了vt的間隔 與此類似，可以用惠更斯原理說明平面波的傳播如圖244乙所示圖2441以下說法中正確的選項是A只有平面波

5、的波面才與波線垂直B任何波的波線與波面都互相垂直C任何波的波線都表示波的傳播方向D有些波的波面表示波的傳播方向E子波的波速與頻率等于初級波的波速和頻率【解析】不管是平面波，還是球面波，其波面與波線均垂直，選項A錯誤，B正確；只有波線才表示波的傳播方向，選項C正確，D錯誤波面上的每一點面源都是一個次級球面波的子波源，子波的波速與頻率等于初級波的波速和頻率，E對【答案】BCE2人耳只能區分相差0.1 s以上的兩個聲音，人要聽到自己講話的回聲，人離障礙物的間隔 至少要大于_聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s【解析】從人講話到聲音傳到人耳的時間取0.1 s時，人與障礙物間的間隔 最小單程考慮，聲音

6、從人傳到障礙物或從障礙物傳到人耳時t s0.05 s，故人離障礙物的最小間隔 xvt3400.05 m17 m.【答案】17 m利用惠更斯原理解釋波的傳播的一般步驟1確定一列波某時刻一個波面的位置2在波面上取兩點或多個點作為子波的波源3選一段時間t.4根據波速確定t時間后子波波面的位置5確定子波在波前進方向上的包絡面，即為新的波面6由新的波面可確定波線及其方向波的反射和折射 1波的反射1定義波在傳播的過程中，遇到兩種介質的分界面時返回到原介質繼續傳播的現象叫做波的反射2波的反射定律當波傳播到兩種介質的交界處發生反射時，入射線、法線、反射線在同一平面內，入射線與反射線分別位于法線兩側，而且反射角

7、等于入射角；反射波的波長、頻率和波速都與入射波一樣2波的折射1定義波在傳播過程中，從一種介質進入另一種介質時，波傳播的方向發生偏折的現象叫做波的折射2波的折射定律波在介質中發生折射時，入射線、法線、折射線即折射波線在同一平面內，入射線與折射線分別位于法線兩側，入射角的正弦值與折射角的正弦值之比等于波在第一種介質中的傳播速度跟波在第二種介質中的傳播速度之比對給定的兩種介質，該比值為常數，即.3波的折射特點在折射中，波的頻率保持不變，波速和波長都會發生變化，根據，當波進入新的介質后，假設波速增大，那么波長變大；假設波速減小，那么波長減小1入射波的波線與界面的夾角叫入射角2反射波的頻率、波速與入射波

8、一樣3折射波的頻率、波速與入射波一樣4發生波的折射時，折射角的大小一定和入射角成正比. 1人們聽不清對方說話時，除了讓一只耳朵轉向對方，還習慣性地把同側的手附在耳旁你能說出其中的道理嗎？圖245【提示】當用手附在耳旁時，手就可以反射一部分聲波進入人耳，以進步耳的接收才能2折射角和入射角總是相等嗎？【提示】由公式，因在不同介質中波傳播速度一般不同，因此入射角與折射角不相等1波向前傳播在兩介質的界面上同時發生了反射現象和折射現象，一些物理量相應地發生變化，比較如下：波現象波的反射波的折射傳播方向改變ii改變ri頻率f不變不變波速v不變改變波長不變改變2.回聲測距當聲源不動時，聲波遇到了障礙物會返回

9、來繼續傳播，反射波與入射波在同一介質中傳播速度一樣，因此，入射波和反射波在傳播間隔 一樣的情況下，用的時間相等，設經時間t聽到回聲，那么聲源距障礙物的間隔 為sv聲.3惠更斯原理對波的反射的解釋如圖246中a、b、c是入射波的波線，a、b、c是反射波的波線過a的入射點A作AB，在波面AB上找三點A、C、B作為子波源；設波速為v，取時間間隔t；作t時間后子波源A、C、B發出的子波波面如圖；畫出子波波面的包絡面AB，根據波線與波面的方位關系畫出反射波線如圖246.圖246在直角三角形ABB和直角三角形BAA中，AB是公共邊，由于波從B傳播到B所用的時間與波從A傳播到A所用的時間是一樣的而波在同種介

10、質中的波速一樣，故BBAA.因此直角三角形ABB直角三角形BAA，所以AABBBA，入射角i和反射角i分別為BBA和AAB的余角，所以ii，也就是說，在波的反射中，反射角等于入射角3以下關于波的認識，正確的選項是A潛水艇利用聲吶探測周圍物體的分布情況，用的是波的反射原理B隱形飛機怪異的外形及外表涂特殊吸波材料，是為了減少波的反射，從而到達隱形的目的C雷達的工作原理是利用波的直線傳播D水波從深水區傳到淺水區改變傳播方向的現象，是波的折射現象E聲吶儀利用的是波的折射現象【解析】聲吶、雷達都是利用接收反射波來進展定位，A正確，C、E錯誤D選項中水波的傳播方向發生改變屬于波的折射現象，D正確隱形飛機是

11、通過減少波的反射到達隱形的目的，B正確【答案】ABD4某物體發出的聲音在空氣中的波長為1 m，波速為340 m/s，在海水中的波長為4.5 m.1該波的頻率為_Hz，在海水中的波速為_m/s.2假設物體在海面上發出的聲音經0.5 s聽到回聲，那么海水深為多少？3假設物體以5 m/s的速度由海面向海底運動，那么經過多長時間聽到回聲？【解析】1由f得：f Hz340 Hz.因波的頻率不變，那么在海水中的波速為v海f4.5340 m/s1 530 m/s.2入射聲波和反射聲波用時一樣，那么海水深為sv海1 530 m382.5 m.3物體與聲音運動的過程示意圖如下圖設聽到回聲的時間為t，那么v物tv海t2s.代入數據解得t0.498 s.【答案】13401 5302