1、24惠更斯原理波的反射与折射1.知道什么是波面和波线2.理解惠更斯原理(重点、难点)3.知道波传播到两种介质的交界面时，会同时产生反射和折射现象4.掌握波的反射定律和折射定律(重点)5.会用惠更斯原理解释波的传播、反射和折射(难点)一、惠更斯原理1波面和波线(1)波面：波在介质中传播时，任一时刻介质振动步调相同的点的包络面叫波面最前面的波面叫波前，波面是平面的波叫平面波，波面是球面的波叫球面波(2)波线：垂直于波面并指向波传播方向的直线叫波线，如图所示为球面波的波面与波线示意图2惠更斯原理(1)内容：介质中波前上的各点，都可以看作是一个新的波源(子波源)，并发出子波；其后，这些子波的包络面就是
2、新的波面这就是惠更斯原理(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，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，从而确定波的前进的方向二、研究机械波的反射规律1定义：波在传播过程中入射到两种介质的分界面上时，传播方向改变的规律，即波的反射和折射规律2反射定律：在波的反射中，入射角为入射波的波线与界面法线的夹角；反射角为反射波的波线与界面法线的夹角；反射角等于入射角；反射波的波长、频率和波速都与入射波相同1在波的反射现象中，反射波的波长、频率、波速与入射波的相比发生了怎样的变化？提示：无变化，即反射波的波长、频率、波速都与入射波的相等三、研究机械波的折射规律1折射定律：研究表
3、明，波从第一种介质进入第二种介质时在分界面处会发生折射现象，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波速跟在第二种介质中的波速之比，即.这就是波的折射定律2折射的两种情况：如图所示(1)当入射角度大于折射角度时，折射角折向法线(2)当入射角度小于折射角度时，折射角折离法线(3)当垂直界面入射时，传播方向不改变，属于折射中的特例2在波的折射现象中，折射波的波长、频率、波速与入射波的相比有什么变化？提示：波由一种介质进入另一种介质时，波的频率不变，波速和波长都发生了变化波的反射的解释与应用1用惠更斯原理解释波的反射：根据惠更斯原理，介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后
4、任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面由于波面是振动状态相同的点组成的，因此这个新的波面就是波在介质中传播形成的新的波形，又因为在波的反射中，波长、波速和频率都不变，所以在图中直角三角形ABB直角三角形BAA，所以AABBBA，即ii，也就是说，在波的反射中，反射角等于入射角，这与光的反射定律是一致的2波的反射的应用：当声源不动时，声波遇到了障碍物会返回来继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下，用的时间相等，设经时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为sv声.天空有近似等高的浓云层，为了测量云层的高度，在水平面上与观测者的距离为d
5、3.0 km处进行一次爆炸，观察者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间相差t6.0 s，试估算云层下表面的高度？思路点拨 波的反射现象中波速不变，可根据匀速直线运动的规律计算解析如图所示，A为爆炸处，O表示观察者所在处，h表示云层下表面的高度，用t1表示爆炸声直接传到O处所经历的时间，则有dvt1用t2表示爆炸声经云层反射到达O处所经历的时间，因为反射角等于入射角，故有2vt2t2t1t联立式，可得h代入数值得h2.0103 m.答案见解析搞清声音传播的过程与观察者的空间与时间关系是解题的关键而形象、直观地展示这一关系的常用方法就是画出运动过程示意图，然后借助等量关系列式求解
6、1.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有多远？(v声340 m/s)解析：如图所示，设汽车由A到C位移为x1，C到山崖距离为x2，设汽车鸣笛到司机听到回声时间为t，有t2 s.则t解得x2 m325 m.答案：325 m对波的折射现象的解释及应用1惠更斯原理对波的折射的解释：如图中，一束平面波中的波线a首先于时刻t，由介质到达界面波线a进入介质后，又经过时间t，波线b也到达界面由于是两种不同的介质，其中波的传播速度v1、v2不相同，在t这段时间内，两条波线a和b前进的距离分别是AAv2t，BBv1t.当波线b到达
7、界面时，新的波面在AB的位置根据波线与波面的方位关系画出折射波线如图所示由几何关系得BBABsin 1，AAABsin 2，因此有：即由上式可以看出，当v1v2时，12，折射线折向法线；当v1v2时，1r，则声波在介质 中的传播速度大于声波在介质 中的传播速度B若ir，则 可能是空气， 可能是水C若ir，则 可能是钢铁， 可能是空气D在介质 中的传播速度v1与在介质 中的传播速度v2，满足 解析：选AC. 根据折射规律：，故D错误，而A正确因为ir，则v1v2，若 为空气，则 不可能是水，因为声波在空气中的传播速度比在水中小，故B错误，而C正确10以下关于波的认识，正确的是()A潜水艇利用声呐
8、探测周围物体的分布情况，用的是波的折射原理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，是波的折射现象解析：选BCD.A、B、C选项中应用了波的反射现象；D选项是波的折射现象，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选B、C、D.三、非选择题11如图，a、b、c分别为入射波、反射波、折射波，已知入射波波速v10 m/s，入射角1为30，反射波线与折射波线相垂直，求折射波的速度解析：由图可知波的折射角260，由折射定律：，vv10 m/s17.3 m/s.答案：17.3 m/s12一声波在空气中的波长为25 cm，速度为340 m/s，当折射入另一种介质时，波长变为80 cm，求；(1)声波在这种介质中的传播速度；(2)入射角的正弦与折射角的正弦之比解析：(1)频率不变，有，得：v2v1340 m/s1 088 m/s.(2)由折射定律：.答案：(1)1 088 m/s(2)13.2
