1、第二章机械波学案4 惠更斯原理 波的反射与折射目标定位 1.知道什么是波面和波线.2.了解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释波的反射与折射现象.3.认识波的反射和折射现象，知道反射定律和折射定律.知识探究 自我检测 一、惠更斯原理 问题设计 知识探究 把一颗石子投到平静的池塘里，会激起一圈圈起伏不平的水面波向周围传播，你知道向四面八方传播的波峰(波谷)为什么组成一个个圆形吗？答案 因为水波由波源向周围传开，由于向各个方向的波速都一样，所以向四面八方传播的波峰(波谷)组成一个个圆.要点提炼 1.波面与波线(1)波面：从波源发出的波经过同一而达到的各点所组成的面，叫做波面，最前面的波面叫做.如图1所示
2、.传播时间波前图1 波面为球面的波叫球面波.波面为平面的波叫平面波.(2)波线：从波源沿着波的画出的带箭头的线称为波线，它表示波动的.波线与波面总是的.传播方向传播方向垂直2.惠更斯原理(1)内容：波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的，从这些点发出形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的包络面就是新的，这就是惠更斯原理.又叫惠更斯作图法.(2)应用：如果已知一列波某时刻的位置，还知道，根据惠更斯原理就可以得到下一时刻的位置，从而确定波的.球面波前波源波速波前传播方向波前二、波的反射和折射 1.对着山崖或高墙说话时，能听到回声；夏日的雷声在云层间轰鸣不绝，你知道这是怎么回事吗？答案 这两种现象
3、都是由于声波的反射造成的.问题设计 2.波不仅有反射现象，也有折射现象，请用惠更斯原理解释波的反射和折射现象.答案 波的反射的解释：如图所示，a、c、b三条波线并不同时到达界面，它们到达界面时产生子波的时间也就有先有后，子波传播的距离也就有远有近，AB是新的波面，与反射波方向垂直.但由于反射波与入射波相比，波长、波速和频率都不变.所以在图中直角三角形AAB直角三角形BBA.也就可以进一步证明入射角i反射角i.(2)波的折射的解释如图所示，波线a首先于时刻t由介质1到达界面，之后又经过时间t，波线b也到达界面；这时A、C两点发出的子波在介质2中的包络面为图中的AB，这是波进入介质2之后的新的波面
4、.由于是两种不同的介质，其中波的传播速度v1、v2不一定相同，在t时间内，两条波线传播的距离AA和BB也不一定相同，因此波进入第二种介质后传播方向常常发生偏折.若波在介质1中的速度为v1，在介质2中的速度为v2，.则v1v2sin isin r要点提炼 1.波的反射(1)概念：波在传播的过程中，遇到两种介质的时返回到继续传播的现象叫做波的反射.(2)反射定律：如图2所示，当波传播到两种介质的交界处发生反射时，入射线、法线、反射线在内，入射线与反射线分别位于两侧，而且反射角入射角.反射波的波长、频率和波速都与入射波.图2分界面原介质同一平面法线等于相同2.波的折射(1)概念：波在传播过程中，从一
5、种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生的现象叫做波的折射.(2)实质：波发生折射的原因是在不同介质中波的不同.偏折速度(3)折射定律：如图3所示，波在介质中发生折射时，入射线、法线、折射线(即折射波线)在内，入射线与折射线分别位于两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在第一种介质中的传播速度跟波在第二种介质中的传播速度之比，即.v1v2sin isin r图3同一平面法线延伸思考 波向前传播的过程中，在两个介质的界面同时发生了反射和折射现象，你知道反射波和折射波的频率f、波速v和波长各自是如何变化的吗？请完成下表.现象 比较项 波的反射 波的折射 频率 f _ _ 波速 v _ _
6、波长 _ _ 说明 频率 f 由波源决定；波速 v由介质决定；由vf 知，波长 与频率 f、波速 v 有关.不变不变不变不变改变改变典例精析一、对惠更斯原理的理解例1 利用惠更斯原理解释这个现象：如图4所示，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，在狭缝后面的波纹呈圆形，且以缝为圆心沿半径方向向周边传去.图4答案 因波在传播过程中所到达的每一点都可看做新波源，所以当波面到达挡板上的狭缝时，位于狭缝的点是新波源，故狭缝后面形成以狭缝为中心的圆形波纹向外传播.二、波的反射和折射的应用例2 图5中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()A.2与1的波长、频率相等
7、，波速不等 B.2与1的波速、频率相等，波长不等 C.3与1的波速、频率、波长均相等 D.3与1的频率相等，波速、波长均不等 图5解析 波1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错；波1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由 得波长不同，故 C 错，D对.答案 D vf例3 有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远？(v声340 m/s)解析 若汽车静止问题就简单了，现汽车运动，声音传播，如图所示为汽车与声波的运动过程示意图.设汽车由A到C路程为s1，C点到山崖B距
8、离为s；声波由A到B再反射到C路程为s2，则有s2s12s，因汽车与声波运动时间同为t，则v声tv汽t2s 所以 sv声v汽t23401522m325 m.答案 325 m 课堂要点小结 1.(对惠更斯原理的理解)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.任何波的波线都表示波的传播方向 D.有些波的波面表示波的传播方向 解析 任何波的波线都与波面相互垂直，波线都表示波的传播方向，故B、C正确，A、D错误.1 2 3自我检测 4BC 1 2 32.(对惠更斯原理的理解)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
9、全相同 B.同一波面上的各质点振动情况可能不相同 C.球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D.无论怎样的波，波线始终和波面垂直 4ACD1 2 33.(波的反射和折射的应用)以下关于波的认识，哪些是正确的()A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理 B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的 C.雷达的工作原理是利用波的反射 D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的反射现象 41 2 3解析 A、B、C选项中应用了波的反射现象；D选项应用了波的折射现象，深水区域和浅水区域视为不同介质，故波的传播方向发生改变，故D错误.答案 ABC 41 2 3 44.(波的反射和折射的应用)为什么人在空房间里讲话感觉到声音特别响？答案 声波在空房间里遇到墙壁、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，而人耳只能区分相差0.1 s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.