2.4_惠更斯原理_波的反射折射.ppt

2.4 惠更斯原理 波的反射与折射 教学目标 1.了解惠更斯原理的内容 2.理解波的反射定律 3.理解波的折射定律 一.波动中的几个概念 1. 波面： 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。 平 面 波 3. 波线： 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。波线与所在处的波面垂直。 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 球面波 平面波 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 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）就是新的波面。 惠更斯 (1629—1695)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贡献。 . . . . . . . . . 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 2、平面波的惠更斯原理解释 3、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。 1、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传播的现象。 法线 平面 3、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； 入射线、反射线分在法线两侧； 反射角等于入射角； 演示水波槽实验 2.概念：入射波的波线与平面法线的夹角。 2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。 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` 4、生活中反射现象的思考 1）回声是声波的反射现象: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． 2）夏日的雷声轰鸣不绝: 原因是声波在云层界面多次反射． 3）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0.1s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、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果． 4）水波传到岸边也会发生反射现象． 蝙蝠的“眼睛”：18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间，我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波称为超声波。蝙蝠发出超声波，然后借助物体反射回来的回声，就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。 雷达和隐形飞机：雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，因此整个隐形飞机F—117飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。 B超工作原理 人耳的听觉范围有限度，只能对20-20000赫兹的声音有感觉，20000赫兹以上的声音就无法听到，这种声音称为超声。和普通的声音一样，超声能向一定方向传播，而且可以穿透物体，如果碰到障碍，就会产生回声，不相同的障碍物就会产生不相同的回声，人们通过仪器将这种回声收集并显示在屏幕上，可以用来了解物体的内部结构。利用这种原理，人们将超声波用于诊断和治疗人体疾病。 界面 介质I 介质II 四.波的折射 2.相关概念： 折射角（r）：折射波的波线与法线的夹角 1.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 法线 3、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