惠更斯原理-波的反射及折射课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,各种波在传播过程中，遇到较大的障碍物时，都会发生反射现象声波在遇到较大的障碍物后也会反射回来反射回来的声波传入人耳，听到的就是回声，我们在山中、在大的空房间里大声说话时，都会听到回声,各种波在传播过程中，遇到较大的障碍物时，都会发,1,4.惠更斯原理波的反射与折射,4.惠更斯原理,2,【,观察思考,】,在水波槽实验中，把一根金属丝固定在振动片上，当振动片振动时，金属丝周期性的触动水面，可观察到水波形成圆形的波纹从波源向四周传播；,（1）水面上形成一列圆形波,（2）画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰和波谷,【观察思考】在水波槽实验中，把一根金属丝固定在振动片上，当振,3,动画模拟1,动画模拟1,4,【,观察思考,】,再用长方形直条作为波源拍击水面，产生直线波纹的水波。,（1）水面上形成一列直线波纹（形状）的水波,（2）画面上的直线是传播的波峰和波谷,【观察思考】再用长方形直条作为波源拍击水面，产生直线波纹的水,5,【,观察思考,】,在水波前进的方向放上两块挡板，使挡板中间的缝宽与水波的波长相当。请他仔细观察，在挡板的后面将会发生什么现象？怎样估算水波的波长？,【观察思考】在水波前进的方向放上两块挡板，使挡板中间的缝宽与,6,从实验中可以看到：,在直线波纹的水波传播过程中，到达一个宽度与波长相差不多的狭缝时，水波穿过了狭缝，狭缝后面的波纹呈圆形，以缝为圆心沿半径方向向四边传去，好像,狭缝就是波源一样,。,从实验中可以看到：在直线波纹的水波传播过程中，到达一个宽度与,7,惠 更 斯,C.Huygens,荷兰物理学家,(1629-1695),一、惠更斯原理,波在传播过程中所到达的每一点都可以看做新的波源，从这些点发出球面波的子波，其后任一时刻这些子波波前的,包络面,就是,新的波前,。这就是惠更斯原理。,惠 更 斯C.Huygens荷兰物理学家(1629-1695,8,1、波面和波线,波面：,同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面,，,最前面的波面叫做波前,。波面是平面的波称为平面波；波面是圆（球）形的波称为圆（球）形波。,波线：,用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线,平面波的波线是垂直于波面的平行线；圆形波的波线是沿着以波源为中心的半径方向向外的射线。,(1)波线的指向表示波的传播方向,(2)在各向同性的均匀介质中,波线恒定与波面垂直.,(3)球面波的波线是沿半径方向的直线,平面波的波线是垂直于波面的平行直线.,包络面：,一些几何图形的公切面，被称为这些图形的包络面。,1、波面和波线 波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所,9,2.平面波的惠更斯原理解释,平面波,波线,t,时刻波前,V,t,t+,t,时刻波前,波源,这些子波的包络面，即为,t+,t,时刻的波前,子波,子波源,2.平面波的惠更斯原理解释平面波波线t 时刻波前Vtt+,10,3.圆形波的惠更斯原理解释,t,时刻波前,t+,t,时刻波前,这些子波的包络面，即为,t+,t,时刻的波前,子波,圆形波,t+,t,波源,波线,V,t,子波源,3.圆形波的惠更斯原理解释t 时刻波前t+t 时刻波前这些,11,惠更斯原理-波的反射及折射课件,12,利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何作图方法确定下一时刻的波面，从而确定波的传播方向。例如当波在均匀的各向同性介质中传播时，用上述作图法求出的波面的几何形状总是保持不变的。,利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何作图方法,13,夏天的雨季，大雨来临前一道闪电过后，接着我们会听到一阵“轰轰隆隆”的雷鸣，说一说这种雷声是怎么形成的,答案：,云层积累的大量电荷放电，形成闪电同时发出巨大声音，闪电声在不同云层之间反复,反射,，所以较长时间内听到“轰轰隆隆”的声音.,夏天的雨季，大雨来临前一道闪电过后，接着我们会听到一,14,演 示,观察水波的反射,在水槽的一端放置振动发生器,它的窄条形平板能够周期性地打击水面,产生水波.可以看到,水波传播到挡板后被反射出去.,二、波的反射,演 示观察水波的反射在水槽的一端放置振动发生器,它的窄条形平,15,1、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叫做,波的反射,2、入射角（i）和反射角（i）：入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角反射波的波线与平面法线的夹角i 叫做反射角,1、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,16,3反射规律,入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。,1.反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同,2.,波遇到两种介质界面时，总存在反射,注意：,3反射规律 入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与,17,4.用惠更斯原理解释波的反射,4.用惠更斯原理解释波的反射,18,(1)画出两种介质的分界面XY,(2)画出入射波线PA、QC,(3)画出入射波线的垂线AB即入射波的波前,Q,C,P,A,B,(4)量出BC的长度,以此A为圆心,BC长度为半径,画出各子波的包络面,即反射波的波前.,(5)经过C点作反射波前的切面CD.CD就是子波的包络面,即为反射波的波前,(6)连接AD两点,AD就是反射波线.,D,Q,i,i,i,(1)画出两种介质的分界面XY(2)画出入射波线PA、QC(,19,经,t,后，,B,点发射的子波到达界面,B,点，,A,点发射的子波到达,A,点。同种介质，波速不变。,A,B,a,c,b,a,c,b,由惠更斯原理，,AB,为波的一个波面,A,B,经t后，B点发射的子波到达界面B点，A点发射的子波到,20,观察水波的折射,在水槽中放入一块厚玻璃板,注意使它的一条边不与波传来方向垂直.然后加水,使水面高过玻璃板.接通电源产生水波,观察水波经过水深不同的区域时传播方向的变化。,演 示,三、波的折射,观察水波的折射在水槽中放入一块厚玻璃板,注意使它的一条边不与,21,界面,2、折射角（,r,）：,折射波的波线与两介质界面法线的夹角,r,叫做折射角,1、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叫做,波的折射.,法线,界面2、折射角（r）：折射波的波线与两介质界面法线的夹角,22,3、折射定律：,入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比：,界面,法线,3、折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射,23,4.用惠更斯原理解释波的反射,4.用惠更斯原理解释波的反射,24,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,C,点，,A,点的到达,E,点，,证毕,由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点 经t后，B点发,25,5.折射率：,由于一定的介质中的波速是一定的，所以,是一个只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数，叫做第二种介质对第一种介质的折射率,当入射速度大于折射速度(n,21,1)时,折射角折向法线.,当入射速度小于折射速度(n,21,1)时,折射角折离法线.,当垂直界面入射时,传播方向不改变,属折射中的特例.,在波的折射中,波的频率不改变,波速和波长都发生改变.,波发生折射的原因:是波在不同介质中的速度不同.,5.折射率：由于一定的介质中的波速是一定的，所以,26,(2)由于折射率,n,21,故一列波由波速快的介质进入波速慢的介质，波的传播方向会向界面的法线靠近,(1)波在发生反射或折射后，其频率不变，故我们听到的回声与原声相同，花样游泳运动员在水下与水上听到的音乐相同.,特别提醒：,(2)由于折射率 n21 故一列波由波速快的介质,27,一列波从空气传入水中,保持不变的物理量是(),A波速B波长,C频率D振幅,C,一列波从空气传入水中,保持不变的物理量是()C,28,如图所示，是声波从介质进入介质的折射情况，由图判断下面说法中正确的是:(),A.入射角大于折射角，声波在介质中的波速大于它在介质中的波速,B.入射角大于折射角,可能是空气,可能是水,C.入射角小于折射角,可能是钢铁,可能是空气,D介质中波速v,1,与介质中波速v,2,满足：,如图所示，是声波从介质进入介质的折射情况，由图判断下面说,29,答案：,A,答案：A,30,如图所示，某列波以60的入射角由甲介质射到乙介质的界面上同时产生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90，此波在乙介质中的波速为1.210,5,km/s.,(1)该波的折射角为_,(2)该波在甲介质中的传播速度为多少？,(3)该波在两种介质中的波长比为多少？,如图所示，某列波以60的入射角由甲介质射到乙介质的界面上同,31,惠更斯原理-波的反射及折射课件,32,某物体发出的声音在空气中的波长为1 m,波速为340 m/s,在海水中的波长为4.5 m,此物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声,则海水深为多少米？,某物体发出的声音在空气中的波长为1 m,33,为什么在空房间里讲话感觉到声音特别响？,解析：,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，人在空房间里讲话感觉声音特别响，而普通房间里的幔帐、沙发、衣物等会吸收声波，使反射不够强，所以人在普通房间里讲话不如在空房间里讲话响,为什么在空房间里讲话感觉到声音特别响？,34,墙壁的传音性比空气好得多，但把门窗关闭后，外面传入室内的声音却明显地减弱，这是为什么？,答案：,声波原来在空气中传播，如果没有障碍物，能直接传到室内，当把门窗关闭后，声波遇到墙壁和门窗，在界面上发生反射和折射现象，只有折射进入墙壁和门窗的声波才能进入室内，虽然墙壁和门窗的传音性能好但反射性能也好，所以大部分声波被反射回去，室内的声音就显著地减弱了,墙壁的传音性比空气好得多，但把门窗关闭后，外面传入室内的声音,35,波的反射,规律：1入射波波线反射波波线和法线在,同一平面内,反射角等于入射角,定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射,。,小结,规律,：,波的折射,定义：,波从一种介质射入另一种介质时，传播方向会发生改变，这种现象叫波的折射。,入射波波线折射波波线和法线在同,一平面内,波的反射规律：1入射波波线反射波波线和法线在定义：,36,惠更斯原理-波的反射及折射课件,37,如图所示，图a是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收的信号间的时间差，测出被测物体的速度图b中,P,1,、,P,2,是测速仪发出的超声波信号，,n,1,，,n,2,分别是,P,1,、,P,2,由汽车反射回来的信号，设测速仪匀速扫描，,P,1,、,P,2,之间的时间间隔,t,1.0s，超声波在空气中传播速度是,v,340m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图b可知，汽车在接收到,P,1,、,P,2,两个信号之间的时间内前进的距离是_m，汽车的速度是_m/s.,如图所示，图a是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测,38,解析：,设汽车在接收到,P,1,、,P,2,两个信号时距测速仪的距离分别为,s,1,、,s,2,则有：2,s,1,2,s,2,v,t,解析：设汽车在接收到P1、P2两个信号时距测速仪的距离分别为,39,答案：,1717.9,答案：1717.9,40,动画模拟,动画模拟,41,利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何作图方法确定下一时刻的波面，从而确定波的传播方向。例如当波在均匀的各向同性介质中传播时，用上述作图法求出的波面的几何形状总是保持不变的。,利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何作图方法确定下一时刻的,42,惠更斯原理-波的反射及折射课件,43,惠更斯原理-波的反射及折射课件,44,4.用惠更斯原理解释波的反射,4.用惠更斯原理解释波的反射,45,惠更斯原理-波的反射及折射课件,46,