高中物理 第12章 第6节 惠更斯原理课件 新人教版选修3-4.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 4 机械波 第十二章 第六节惠更斯原理 第十二章 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 1 波面在波的传播过程中 任一时刻介质中任何振动状态都 叫做波阵面或波面 说明 波面为球面的波叫 波 波面为平面的波叫 波 波面和波线 相同的点联结成的面 球面 平面 2 波线沿波的传播方向作一些带箭头的线 叫做波线 1 波线的指向表示 方向 2 在各向同性的均匀介质中 波线恒定与波面 3 球面波的波线是沿 的直线 平面波的波线是 的平行直线 如下图甲 乙所示 波的传播 垂直 半径方向 垂直于波面 1 内容介质中波面上的每一个点 都可以看成一个 这些新波源发生子波 经过一定时间后 这些子波的包络面就构成下一时刻的 2 包络面某时刻与子波 相切的曲面 惠更斯原理 新的波源 包络面 波面 3 应用如果知道某时刻一列波的某个波面的位置 还知道 利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个 的位置 从而可确定波的前进方向 波速 包络面 1 波的反射 1 波的反射波遇到障碍物会 继续传播的现象 叫做波的反射 2 反射定律入射波线 法线 反射波线在 内 且入射角 反射角 如图所示 波的反射和折射 返回来 同一平面 等于 2 波的折射波从一种介质射入另一种介质时 传播方向发生 的现象 叫做波的折射 如图所示 改变 一 利用惠更斯原理解释波的传播 如图甲 以O为球心的球面波在时刻t的波面为 按照惠更斯原理 面上每个点都是子波的波源 设各个方向的波速都是v 在 t时间之后各子波的波面如图中弧线所示 弧线圆的半径是v t 是这些子波波面的包络面 它就是原来球面波的波面在时间 t后的新位置 可以看出 新的波面仍是一个球面 它与原来球面的半径之差为v t 表示波向前传播了v t的距离 与此类似 可以用惠更斯原理说明平面波的传播 如图乙 二 波的反射现象和波的折射现象中各量的变化波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射和折射现象 一些物理量相应发生了变化 比较如下 说明1 频率f由波源决定 故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率 即波源的振动频率相同 2 波速v由介质决定 因反射波与入射波在同一介质中传播 故波速不变 而折射波与入射波在不同介质中传播 所以波速变化 3 据v f知 波长 与v及f有关 即与介质及波源有关 反射波与入射波在同一介质中传播 频率相同 故波长相同 折射波与入射波在不同介质中传播 f相同 v不同 故 不同 特别提醒 1 波在两种介质的界面上发生折射的原因是波在不同介质中的传播速度不同 2 对于入射角为零的特殊现象 折射角也为零 即沿原方向传播 但介质发生了变化 其波长和波速也相应发生变化 墙壁的传音性比空气好得多 但把门窗关闭后 如图 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 关于惠更斯原理的理解 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 无论什么样的波 波线始终和波面垂直 对惠更斯原理的理解 解析 根据惠更斯原理 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 同一波面上各质点振动情况完全相同 选项A正确 不同波面上质点的振动情况可能相同 选项B正确 球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 选项C正确 波线始终与波面垂直 选项D正确 答案 ABCD 下列叙述中正确的是 A 空间点波源发出的球面波 其波面是一个球面 波线就是以波源为圆心的同心圆B 平面波的波线是一条直线 其波线相互平行C 根据惠更斯原理 波面各点都可看作一个子波源 子波前进的方向的包络面就是该时刻的波面D 利用惠更斯原理 只要知道t时刻波面的位置和波速 就可确定t t时刻波面的位置答案 BCD 解析 球面波的波线沿球面的半径方向 A错误 平面波的波线是一条直线 由于波线与波面垂直 故平面波的波线相互平行 B正确 由惠更斯原理可知 C正确 利用惠更斯原理 只要知道t时刻波面的位置和波速 就可确定另一时刻的波面的位置 D正确 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P1 P2是测速仪发出的超声波信号 n1 n2分别是P1 P2由汽车反射回来的信号 设测速仪匀速扫描 P1 P2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P1 P2两个信号之间的时间内前进的距离是 m 汽车的速度是 m s 波的反射及其应用 答案 1717 9 人们听不清对方说话时 除了让一只耳朵转向对方 还习惯性地把同侧的手附在耳旁 这样做是利用声波的 提高耳的接收能力 答案 反射解析 在耳廓原有形状 面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射来提高耳朵的接收能力