第2章

2.4惠更斯原理波的反射與折射學習目標

1.知道什么是波面和波線.2.了解惠更斯原理，了解用惠更斯原理解釋波的反射與折射現象.3.認識波的反射和折射現象，知道反射定律和折射定律.內容索引Ⅰ自主預習梳理Ⅱ重點知識探究Ⅲ當堂達標檢測自主預習梳理Ⅰ1.惠更斯原理：介質中波前上的各點，都可以看作是一個

(子波源)，并發出

；其后，這些子波的

就是新的波面.2.波的反射定律：當波傳播到兩種介質的分界面處發生反射，入射波的波線、法線、反射波的波線在

內，入射波的波線與反射波的波線分別位于

的兩側，而且反射角

入射角.3.波在介質中發生折射時，入射波的波線、法線以及折射波的波線在_________內，入射波的波線與折射波的波線分別位于

的兩側，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，等于波在第一種介質中的

跟波在第二種介質中的

之比，即＝新的波源子波包絡面等于法線同一平面同一平面法線波速波速Ⅱ重點知識探究一、惠更斯原理導學探究把一顆石子投到平靜的池塘里，會激起一圈圈起伏不平的水面波向周圍傳播，你知道向四面八方傳播的波峰(波谷)為什么組成一個個的圓形嗎？答案答案

因為水波由波源向周圍傳開，由于向各個方向的波速都一樣，所以向四面八方傳播的波峰(波谷)組成一個個的圓形.1.波面和波線(1)波面：波在介質中傳播時，任一時刻介質振動步調相同的點的包絡面叫做波面.最前面的波面又叫波前，波面是平面的波叫做平面波，波面是球面的波叫做球面波.(2)波線：垂直于波面并指向波傳播方向的直線叫做波線，如圖1所示為球面波的波面與波線示意圖.知識深化圖12.惠更斯原理(1)內容：介質中波前上的各點，都可以看作是一個新的波源(子波源)，并發出子波；其后，這些子波的包絡面就是新的波面.這就是惠更斯原理.(2)作用：如果知道某時刻一列波的某個波面的位置，還知道波速，利用惠更斯原理就可以得到下一時刻這個波面的位置，從而確定波的傳播方向.例1下列說法中正確的是A.根據惠更斯原理可知，介質中任一波面上的各點，都可以看做發射

子波的波源B.惠更斯原理只能解釋球面波的傳播，不能解釋平面波的傳播C.若知道某時刻一列波的某個波面的位置，由惠更斯原理可以確定波

的傳播方向D.惠更斯原理不能解釋波的直線傳播，可以解釋波的反射與折射等相

關現象解析答案√解析根據惠更斯原理，我們可以知道，介質中任意波面上的各點，都可以看做發射子波的波源，其后任意時刻，這些子波在波前進方向的包絡面就是新的波面，A正確；惠更斯原理既可以解釋球面波的傳播，也可以解釋平面波的傳播，B錯誤；僅知道某時刻一列波的某個波面的位置，無法確定波的傳播方向，故C錯誤；惠更斯原理能解釋波的直線傳播、反射與折射等相關現象，故D錯誤.二、機械波的反射和折射導學探究1.我們知道光有反射、折射現象，機械波是否也具有反射、折射現象呢？能舉例說明機械波的反射現象嗎？答案答案

機械波也具有反射和折射現象，聲波的反射現象比較常見.例如：對著山崖或高墻說話時，聽到的回聲；夏日的雷聲轟鳴不絕，是聲波在云層界面的多次反射.2.請用惠更斯原理推導波的反射定律.答案答案

如圖所示，一列平面波射到兩種介質的界面，由于入射波的傳播方向與界面不垂直，a、b、c三條波線不同時到達界面，過a的入射點A作波面AF，在波面AF上找三點A、C、B作為子波源；設波速為v，取時間間隔Δt＝

；作Δt時間后子波源A、C、B發出的子波波面B′F′，根據波線與波面的方位關系畫出反射波線.在直角三角形AB′B和直角三角形B′AA′中，AB′是公共邊，B′B＝A′A，因此兩直角三角形全等，有：∠A′AB＝∠BB′A所以有：i′＝i，即波的反射中，反射角等于入射角.1.波的反射(1)反射現象：波遇到介質界面會返回來繼續傳播的現象.(2)入射角和反射角：知識深化①入射角：入射波的波線與界面法線的夾角，如圖2中的α.②反射角：反射波的波線與界面法線的夾角，如圖2中的β.③反射規律：反射角等于入射角，即α＝β.圖22.波的折射(1)折射現象波從一種介質進入另一種介質時，波的傳播方向通常會發生改變的現象.如圖3所示.(2)折射定律①內容：入射角的正弦跟折射角的正弦之比，等于波在第一種介質中的波速跟波在第二種介質中的波速之比.②公式：(3)相對折射率n12＝圖3現象比較項波的反射波的折射頻率f__________波速v__________波長λ__________說明頻率f由波源決定；波速v由介質決定；由v＝λf知，波長λ與頻率f、波速v有關.

波向前傳播的過程中，在兩個介質的界面同時發生了反射和折射現象，你知道反射波和折射波的頻率f、波速v和波長λ各自是如何變化的？請完成下表.延伸思考不變改變改變不變不變不變例2圖4中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則A.2與1的波長、頻率相等，波速不等B.2與1的波速、頻率相等，波長不等C.3與1的波速、頻率、波長均相等D.3與1的頻率相等，波速、波長均不等答案解析波1、2都在介質a中傳播，故1、2的頻率、波速、波長均相等，A、B錯；波1、3是在兩種不同介質中傳播，波速不等，但波源沒變，因而頻率相等，由λ＝

得波長不等，故C錯，D對.√圖4解析解析答案針對訓練同一音叉發出的聲波同時在水和空氣中傳播，某時刻的波形曲線如圖5所示，以下說法正確的是A.聲波在水中波長較大，b是水中聲波的波形曲線B.聲波在空氣中波長較大，b是空氣中聲波的波形曲線C.水中質點振動頻率較高，a是水中聲波的波形曲線D.空氣中質點振動頻率較高，a是空氣中聲波的波形曲線√圖5解析波源相同，聲波在水和空氣中頻率相同，而在水中波速大，由v＝λf可知，水中波長大，故選A.例3某測量員利用回聲測距，他站在兩平行墻壁間某一位置鳴槍，經過1s第一次聽到回聲，又經過0.5s再次聽到回聲，已知聲速為340m/s，則兩墻壁間的距離為多少？解析答案三、波的反射現象的應用答案

425m解析設測量員離較近的墻壁的距離為x，則他離較遠的墻壁的距離為s－x,2x＝vt12(s－x)＝v(t1＋Δt)其中Δt＝0.5s，t1＝1s，代入數據得：s＝425m.課堂要點小結當堂達標檢測Ⅲ1.(多選)下列說法中不正確的是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.任何波的波線都表示波的傳播方向D.有些波的波面表示波的傳播方向1234√√解析任何波的波線都與波面相互垂直，波線表示波的傳播方向，故B、C正確，A、D錯誤.解析答案2.(多選)關于對惠更斯原理的理解，下列說法正確的是A.同一波面上的各質點振動情況完全相同B.同一振源的不同波面上的質點的振動情況可能相同C.球面波的波面是以波源為中心的一個個球面D.無論怎樣的波，波線始終和波面垂直√答案√√12343.聲波從聲源發出，在空中向外傳播的過程中A.波速在逐漸變小 B.頻率在逐漸變小C.振幅在逐漸變小

D.波長在逐漸變小√解析答案1234解析聲波在空中向外傳播時，不管是否遇到障礙物而引起反射，其波速只由空氣介質決定.頻率(由振源決定)和波長(λ＝v/f)均不變，所以A、B、D錯；又因為機械波是傳遞能量的方式，能量在傳播過程中會減小，故其振幅也就逐漸變小，C正確.12344.(多選)下列關于波的認識，哪些是正確的A.潛艇利用聲吶探測周圍物體的分布情況，用的是波的反射