1、2021/8/11 星期三1 第十二章 機(jī)械波4、波的反射和折射2021/8/11 星期三218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(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)蝙蝠是靠高頻率的尖叫來(lái)確定障礙物的位置的。這種尖叫聲在每秒2萬(wàn)到10萬(wàn)赫茲之間，我們的耳朵對(duì)這樣頻率范圍內(nèi)的聲波是聽(tīng)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(lái)的回聲，就能判斷出所接近的物體的大小、形狀和運(yùn)動(dòng)方式。蝙蝠的“眼睛”2021/8/11 星期三3隱形飛機(jī)F117雷達(dá)確定目標(biāo)示意圖雷達(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)

2、，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)飛機(jī)表面涂以黑色的吸收雷達(dá)波的涂料。2021/8/11 星期三42021/8/11 星期三5一、波面和波線 波面：同一時(shí)刻，介質(zhì)中處于波峰或波谷的質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成的面叫做波面波線：用來(lái)表示波的傳播方向的跟各個(gè)波面垂直的線叫做波線 2021/8/11 星期三6惠 更 斯C.Huygens荷蘭物理學(xué)家(1629-1695)返回2021/8/11 星期三7二、惠更斯原理波動(dòng)所到達(dá)的媒質(zhì)中各點(diǎn)，都可以看作為發(fā)射子波的波源，而后一時(shí)刻這些子波的包跡便是新的波陣。

3、2021/8/11 星期三8三、惠更斯原理內(nèi)容 介質(zhì)中任一波陣面上的各點(diǎn)， 都是發(fā)射子波的新波源，其后任意時(shí)刻，這些子波的包絡(luò)面就是新的波陣面。 根據(jù)惠更斯原理，只要知道某一時(shí)刻的波陣面，就可以確定下一時(shí)刻的波陣面。利用惠更斯原理可以由已知的波面通過(guò)幾何作圖方法確定下一時(shí)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(shí)，用上述作圖法求出的波面的幾何形狀總是保持不變的。2021/8/11 星期三9t時(shí)刻波面波傳播方向t+t時(shí)刻波面平面波utt+ t球面波2021/8/11 星期三10.t 時(shí)刻的波面t+t時(shí)刻的波面子波波源tu 用惠更斯原理確定下一時(shí)刻平面波的波前2021/8

4、/11 星期三11 用惠更斯原理確定 下一時(shí)刻球面波的波前.子波波源t+t時(shí)刻的波面t 時(shí)刻的波面tu2021/8/11 星期三12 四、波的反射 波遇到障礙物會(huì)返回來(lái)繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的反射 2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三14反射規(guī)律 入射角（i）和反射角（i）：入射波的波線與平面法線的夾角i叫做入射角反射波的波線與平面法線的夾角i 叫做反射角 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。2021/8/11 星期三15反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波相同波遇到兩種介質(zhì)界面時(shí)，總存在反射 2021/8/11 星期三

5、16練習(xí)1： 某人想聽(tīng)到自己發(fā)出的聲音的回聲，若已知聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s，那么它至少要離障礙物多遠(yuǎn)?2021/8/11 星期三17五、波的折射 波的折射：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波的傳播方向發(fā)生了改變的現(xiàn)象叫做波的折射2021/8/11 星期三18 折射規(guī)律： 1、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 2021/8/11 星期三19 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)入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比：2021/8/11 星期三20折射波的頻率、波速、波長(zhǎng)與入射

6、波的相等嗎？為何 ？ 折射規(guī)律 c：折射波的波速、波長(zhǎng)均發(fā)生 改變 a：入射波波線與折射波波線及 界面法線在同一平面內(nèi)；b：折射波頻率等于入射波頻率.波速不同傳播方向改變2021/8/11 星期三21折射率：由于一定的介質(zhì)中的波速是一定的，所以是一個(gè)只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)而與入射角度無(wú)關(guān)的常數(shù)，叫做第二種介質(zhì)對(duì)第一種介質(zhì)的折射率2021/8/11 星期三22 由惠更斯原理，A、B為同一波面上的兩點(diǎn)，A、B點(diǎn)會(huì)發(fā)射子波，經(jīng)t后， B點(diǎn)發(fā)射的子波到達(dá)界面處D點(diǎn)， A點(diǎn)的到達(dá)C點(diǎn)，證畢定理證明:2021/8/11 星期三23當(dāng)入射速度大于折射速度時(shí)，折射角折向法線.當(dāng)入射速度小于折射速度時(shí)，折射角折

7、離法線.當(dāng)垂直界面入射時(shí)，傳播方向不改變，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(zhǎng)都發(fā)生改變 波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同 2021/8/11 星期三24波的反射規(guī)律 ： 1入射波波線反射波波線和法線在 同一平面內(nèi) 反射角等于入射角定義：波遇障礙物返回繼續(xù)傳播叫波的反射。小 結(jié)規(guī)律：波的折射定義：波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫波的折射。入射波波線折射波波線和法線在同一平面內(nèi)2021/8/11 星期三25 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。 “B超”是亮度調(diào)制型超聲診斷儀的簡(jiǎn)稱。由于能在熒光屏上顯示出斷面圖像，所以又稱斷面顯像儀。它所顯示的圖像具有與