4 惠更斯原理_波的反射折射.ppt

第四节 惠更斯原理 波的反射与折射 演示水波槽实验一，教材P32观察与思考 演示水波槽实验二，教材P32观察与思考 作业： 1.教材P35练习与评价，发展空间； 2.三维设计。 半期复习！！！复习！！！ 如图甲所示是在高速公路上用超声波速度仪测量车速的示意图，测速仪固定并正对被测物发出和接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号的时间差，测出被测物体的速度．图乙是测量仪记录脉冲信号得到的纸带，p1、p2表示测速仪发出的超声波信号，n1、n2表示p1、p2经汽车反射回来的信号．设记录时纸带匀速移动， p1、p2之间的时间间隔Δt＝1.0 s，超声波在空气中传播的速度是v＝340 m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图乙可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是多少？汽车的速度是多大？ * 斯帕兰扎尼 一.波动中的几个概念 1. 波面： 从波源发出的波经过同一传播时间而到达的各点所组成的面，叫做波面。 平 面 波 3. 波线： 从波源发出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。波线与波前垂直。 t 时刻的波前 t +Δt 时刻的波前 最前面的波面叫做波前。 2. 波前： 圆 形 波 O 波面 波线 波面 波线 波面和波线的关系：垂直 （类似电场线与等势面的关系） 二.惠更斯原理 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,这些子波在波前进方向的包络面（拿布去包裹形成的面）是新的波面。 克里斯蒂安·惠更斯 (Christian Huygens，1629—1695)荷兰物理学家、数学家、天文学家。1629年出生于海牙。1655年获得法学博士学位。1663年成为伦敦皇家学会的第一位外国会员。克里斯蒂安·惠更斯是与牛顿同一时代的科学家，是历史上最著名的物理学家之一，他对力学和光学的研究都有杰出的贡献，在数学和天文学方面也有卓越的成就，是近代自然科学的一位重要开拓者。 . . . . . . . . . t 时刻的波面（波前） t Δ + t 时刻的波面（波前） 子波波源 t v Δ 平面波的惠更斯原理解释 确定下一时刻球面波的波面 . . . . . . . . . . . . . . . . 子波波源 t Δ + t 时刻 的波面 t 时刻 的波面 t v Δ 三.波的反射 反射角i’：反射波的波线与平面法线的夹角。 入射角i：入射波的波线与平面法线的夹角。 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传播的现象。 法线 平面 规律（与光的反射定律相同）： 1、入射线、法线、反射线在同一平面内，入射角等于反射角； 2、反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。 演示水波槽实验三 经?t后，B点发射的子波到达界面处B`点，A点发射的子波到达A`点。同种介质，波速不变。 波的反射定律证明： A B a c b a` c` b` 由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点 证毕 A` B` 界面 介质I 介质II 四.波的折射 折射角（r）：折射波的波线与法线的夹角 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。 法线 折射定律： 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。 折射的原因：波在不同介质中速度不同 由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点 经?t后，B点发射的子波到达界面处D点，A点的到达C点， 证毕 波的折射定律证明： 1.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； 2.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例； 3.在波的折射中，波的频率不改变，波速、波长都发生改变。 注意： 猜想：波的反射、折射与光遵守同样的规律，那光是波或波是光呢？ 一列声波在空气中的波长为25cm，传播速度为340 m/s，这列声波传入另一种介质中时，波长变为80cm， 它在这种介质中传播速度是多少？ 1088m/s 2. 一列声以60°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0.6m，求折射波的波长和反射波的波长？ 3.关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是(　　) A．同一波面上的各质点振动情况完全相同 B．同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同 C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直 答案：ABCD 特别提醒：人耳能将原声和回声(反射回来的声音)区分开的最小时间间隔为0.1 s.