惠更斯原理-波的反射折射资料课件

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,*,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+t,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,+,t,时刻的波面（波前）,子波波源,t,v,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,+,t,时刻,的波面,t,时刻的波面,t,v,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，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：,例、一列声波在空气中的波长为,25cm,，传播速度为,340m/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？,解：在波的折射中，,波的频率不改变，,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？,界面,介质,I,介质,II,法线,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,只有平面波，波线始终和波面垂直。,ABC,作业,课本,43,页家庭作业第,2,、,3,、,4,题,例,1:,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,?,答案,:382.5 m,典 例 分 析,一,波的反射现象与,v=f,的综合应用,巩固练习,1,某测量员是这样利用回声测距的,:,他站在两平行,峭壁间某一位置鸣枪,经,1.00 s,第,1,次听到回声,又经过,0.5 s,再次听到回声,已知声速为,340 m/s,则两峭壁间的距离为多,少米,?,答案,:425 m,二,对波的折射定律的理解例,2:,如下图所示,是声波由介质,进入介质,的折射情况,由图判断下列说法中正确的是,()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,A,巩固练习,2,如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象,已知波在介质,中的波速为,v,1,波在介质,中的波速为,v,2,则,v,1,：,v,2,为,(),C,C,三,综合,创新与拓展,1.,下列说法正确的是,(),A.,入射波面与法线的夹角为入射角,B.,入射波面与界面的夹角为入射角,C.,入射波线与法线的夹角为入射角,D.,反射角跟入射角相等,练 习 基础强化,2.,下列说法中正确的是,(),A.,入射波的波长和反射波的波长相等,B.,入射波的波长大于折射波的波长,C.,入射波的波长小于折射波的波长,D.,入射角与折射角的比等于两波速比,答案,:CD,答案,:A,3.,一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大,(),A.,声波频率不变,波长变小,B.,声波频率不变,波长变大,C.,声波频率变小,波长变大,D.,声波频率变大,波长不变,4.,下列说法中正确的是,(),A.,同一波面上各点振动情况一定相同,B.,同一波面上各点振动情况可以不同,C.,空间某一点发出的波面一定是以波源为球心的球面,D.,只有横波才有波面,解析,:,某一时刻振动相同的点连接而成的面叫波面,故,A,选项正确,B,选项错误,;,波面是平面的叫平面波,纵波也会形成波面,故,CD,选项错误,.,答案,:B,答案,:A,5.,下列说法中正确的是,(),A.,只有平面波的波面才与波线垂直,B.,任何波的波线与波面都相互垂直,C.,任何波的波线表示波的传播方向,D.,有些波的波面表示波的传播方向,6.,一列波在第一种均匀介质中的波长为,1,在第二种均匀介质中的波长,为,2,且,1,=3,2,那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为,(),A.3:1;1:1 B.1:3;1:4 C.1:1;3:1 D.1:1;1:3,C,BC,解析,:,波线的方向就是波的传播方向,某一时刻振动情况相同的点连接成的,面叫波面,波线与波面是相互垂直的,故,BC,选项正确,.,能力提升,7.,声波,1,与声波,2,在同一均匀介质中传播,其波形如下图所,示,则,(),A.2,的波速比,1,的波速小,B.2,的波速比,1,的波速大,C.2,的频率比,1,的频率高,D.2,的频率比,1,的频率低,C,8.,关于波的折射,下列说法正确的是,(),A.,波从一种介质进入另一种介质时,传播方向不会发生改变,B.,入射角等于折射角,C.,入射角的正弦值等于折射角的正弦值,D.,入射角的正弦值与折射角正弦值之比是折射率,D,