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第十二章 机械波,四、波的反射和折射,【演示】在水槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片上，当金属片振动时，金属丝周期性的触动水面，形成波源，观察现象。,画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰和波谷,一、波面和波线,与各个波面垂直的线用来表示波的传播方向，叫做波线,(1)波面：,任何振动状态相同的点组成了一个个圆，这些圆叫一个个波阵面（波面）,(2)波线：,内容：,以球面波为例：,介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面,以平面波为例：,2应用: 如果知道某时刻一列波的某一波面位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，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，波面的几何形状总是保持不变的。,二、惠更斯原理,惠 更 斯,C.Huygens,荷兰物理学家,(1629-1695),用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面,用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面,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。,三、波的反射,1、定义：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射,2、反射定律：,（1）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。,（2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同 （3）波遇到两种介质界面时，总存在反射,3、用惠更斯原理解释波的反射现象,四、波的折射,1、波的折射：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,2、折射定律：,（1）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：,思考： 折射波的频率、波速、波长与入射波的相等吗？为何 ？,折射规律,3、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时，折射角折向法线. 当入射速度小于折射速度时，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,小结,规律：,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。,
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