第四节_惠更斯原理_波反射折射.ppt

生活中反射现象的思考 * * 选修3-4 第二章 机械波 第四节 惠更斯原理 波的反射与折射 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。 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 球 面 波 O t 时刻的波前 t +Δt 时刻的波前 2. 波前： 最前面的波面叫做波前。 一、波动中的几个概念 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 最前面的波面叫做波前。 2. 波前： 波面 波线 波面 波线 （类似电场线与等势面的关系） 阅读教材 二 、惠更斯原理 惠 更 斯 荷兰物理学家 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。 二、惠更斯原理 波在传播过程中所达到的每一点都可以看做新的波源，从这一点发出的球面形状的子波，其后任意时刻这些子波波前的包络面就是新的波前。 平面波的惠更斯原理解释 . . . . . . . . . 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 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 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。 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` = 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． 四、波的折射 1. 折射现象： 波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生偏折的现象。 2. 发生折射的原因： 不同介质中波的传播速度不同。 C A i i B D r r 入射波的波前 折射波的波前 3. 折射定律： （1）入射线、法线、折射线在同一平面内； （2）入射线与折射线分局居法线两侧； （3）入射角正弦与折射角正弦之比等于波在第一种介质中传播速度与在第二种介质中传播速度之比。 （4）在折射中，频率不变，波速和波长都会发生改变。 只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数，叫做第一种介质对第二种介质的折射率，用n12表示。