（优质课件）沪科版高中物理选修3423《惠更斯原理波的反射与折射》优秀课件.ppt

1、1.知道什么是波面和波线知道什么是波面和波线.2.了解惠更斯原理，了解用惠更斯原理解释波的反射与了解惠更斯原理，了解用惠更斯原理解释波的反射与折射现象折射现象.3.认识波的反射和折射现象，知道反射定律和折射定律认识波的反射和折射现象，知道反射定律和折射定律.学习目标定位学习目标定位知识储备区知识链接知识链接1.同一平面同一平面 两侧两侧 等于等于知识储备区2.新的波源新的波源 子波子波 包络面包络面3.同一平面同一平面 法线法线 等于等于4.同一平面同一平面 法线法线 波速波速 波速波速新知呈现新知呈现学习探究区一、一、惠更斯原理惠更斯原理二、二、机械波的反射和折射机械波的反射和折射三三、波的

2、反射现象的应用波的反射现象的应用一、惠更斯原理问题设计问题设计把一颗石子投到平静的池塘里，会激起一圈圈起伏不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平的水面波向周围传播，你知道向四面八方传播的波峰峰(波谷波谷)为什么组成一个个的圆形吗？为什么组成一个个的圆形吗？答案答案因为水波由波源向周围传开，由于向各个方向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的波速都一样，所以向四面八方传播的波峰(波谷波谷)组成组成一个个的圆形一个个的圆形.1.波面和波线波面和波线(1)波面：波在介质中传播时，任一时刻介质波面：波在

3、介质中传播时，任一时刻介质 相相同的点的包络面叫做波面同的点的包络面叫做波面.最前面的波面又叫最前面的波面又叫 ，波面，波面是是 的波叫做平面波，波面是的波叫做平面波，波面是 的波叫做球面波的波叫做球面波.要点提炼要点提炼振动步调振动步调波前波前平面平面球面球面(2)波线：垂直于波线：垂直于 并指向并指向 的直线叫做波的直线叫做波线，如图线，如图1所示为球面波的波面与波线示意图所示为球面波的波面与波线示意图.波面波面波传播方向波传播方向图图12.惠更斯原理惠更斯原理(1)内容：介质中波前上的各点，都可以看作是一个内容：介质中波前上的各点，都可以看作是一个 波波源源(子波源子波源)，并发出，并发

4、出 ；其后，这些子波的；其后，这些子波的 就是就是新的波面新的波面.这就是惠更斯原理这就是惠更斯原理.(2)作用：如果知道某时刻一列波的某个作用：如果知道某时刻一列波的某个 的位置，还知的位置，还知道波速，利用惠更斯原理就可以得到下一时刻这个道波速，利用惠更斯原理就可以得到下一时刻这个 的的位置，从而确定波的位置，从而确定波的 .新的新的子波子波包络面包络面波面波面波面波面传播方向传播方向例例1利用惠更斯原理解释这个现象：如图利用惠更斯原理解释这个现象：如图2所示，在直线波纹的水波传播过程中，到达所示，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，在狭缝一个宽度与波长相差不多

5、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.图图2答案答案因波在传播过程中所到达的每一点都可看做新波源，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，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故狭缝后面形成以狭缝为中心的圆形波纹向外传播.问题设计问题设计二、机械波的反射和折射1.我们知道光有反射、折射现象，机械波是否也具有反射、我们知道光有反射、折射现象，机械波是否也具有反射、折射现象呢？能举例说明机械波的反射现象吗

6、？折射现象呢？能举例说明机械波的反射现象吗？答案答案机械波也具有反射和折射现象，声波的反射现象比机械波也具有反射和折射现象，声波的反射现象比较常见较常见.例如：对着山崖或高墙说话时，听到的回声；夏例如：对着山崖或高墙说话时，听到的回声；夏日的雷声轰鸣不绝，是声波在云层界面的多次反射日的雷声轰鸣不绝，是声波在云层界面的多次反射.2.请用惠更斯原理推导波的反射定律请用惠更斯原理推导波的反射定律.答案答案如图所示，一列平面波射到两种介质的界面，如图所示，一列平面波射到两种介质的界面，由于入射波的传播方向与界面不垂直，由于入射波的传播方向与界面不垂直，a、b、c三条波三条波线不同时到达界面，过线不同时

7、到达界面，过a的入射点的入射点A作波面作波面AF，在波面，在波面AF上找三点上找三点A、C、B作为子波源；作为子波源；设波速为设波速为v，取时间间隔，取时间间隔t ；作作t时间后子波源时间后子波源A、C、B发出的子波波面发出的子波波面BF，根据波线与波面的方位关系画出反射波线根据波线与波面的方位关系画出反射波线.在直角三角形在直角三角形ABB和直角三角形和直角三角形BAA中，中，AB是公共边，是公共边，BBAA，因此两直角三角形全等，有：，因此两直角三角形全等，有：AABBBA所以有：所以有：ii，即波的反射中，反射角等于入射角，即波的反射中，反射角等于入射角.要点提炼要点提炼1.波的反射波的

8、反射(1)反射现象：波遇到介质界面会反射现象：波遇到介质界面会 继续传播的现象继续传播的现象.(2)入射角和反射角：入射角和反射角：入射角：入射波的入射角：入射波的 与界面与界面 的夹角，的夹角，如图如图3中的中的.反射角：反射波的反射角：反射波的 与界面与界面 的夹角，的夹角，如图如图3中的中的.反射规律：反射角反射规律：反射角 入射角，即入射角，即.图图3返回来返回来波线波线法线法线波线波线法线法线等于等于2.波的折射波的折射(1)折射现象折射现象波从一种介质波从一种介质 另一种介质时，波的另一种介质时，波的 方方向通常会发生改变的现象向通常会发生改变的现象.如图如图4所示所示.(2)折射

9、定律折射定律内容：入射角的正弦跟折射角的正弦之比，等于波在第一内容：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种介质中的 跟波在第二种介质中的跟波在第二种介质中的 之比之比.公式：公式：.(3)相对折射率相对折射率n12 .图图4进入进入传播传播波速波速波速波速 延伸思考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反射和折射现象，你知道反射波和折射波的频率f、波、波速速v和波长和波长各自是如何变化的？请完成下表各自是如何变化的？请完成下表.现象现象比较项比较项波的反射波的反射波的折射波

10、的折射频率频率f波速波速v波长波长说明说明频率频率f由波源决定；波速由波源决定；波速v由介质决定；由介质决定；由由vf知，波长知，波长与频率与频率f、波速、波速v有关有关.不变不变不变不变不变不变不变不变改变改变改变改变例例2图图5中中1、2、3分别代表入射波、分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则反射波、折射波的波线，则()A.2与与1的波长、频率相等，波速不等的波长、频率相等，波速不等B.2与与1的波速、频率相等，波长不等的波速、频率相等，波长不等C.3与与1的波速、频率、波长均相等的波速、频率、波长均相等D.3与与1的频率相等，波速、波长均不等的频率相等，波速、波长均不等图图5解析解析

11、波波1、2都在介质都在介质a中传播，故中传播，故1、2的频率、波速、的频率、波速、波长均相等，波长均相等，A、B错；错；波波1、3是在两种不同介质中传播，波速不等，但波源是在两种不同介质中传播，波速不等，但波源没变，因而频率相等，由没变，因而频率相等，由 得波长不等，故得波长不等，故C错，错，D对对.答案答案D针对训练针对训练同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图某时刻的波形曲线如图6所示，以下说法正确的是所示，以下说法正确的是()图图6A.声波在水中波长较大，声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线是水中声波的波形曲线B.声波在

12、空气中波长较大，声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线是空气中声波的波形曲线C.水中质点振动频率较高，水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线是水中声波的波形曲线D.空气中质点振动频率较高，空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线是空气中声波的波形曲线解析解析波源相同，声波在水和空气中频率相同，而在水波源相同，声波在水和空气中频率相同，而在水中波速大，由中波速大，由vf可知，水中波长大，故选可知，水中波长大，故选A.答案答案A返回返回三、波的反射现象的应用例例3有一辆汽车以有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛方有一

13、陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远？汽车距山崖的距离多远？(v声声340 m/s)解析解析若汽车静止问题就简单了，现汽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声波的运动过程示意图.设汽车由设汽车由A到到C路程为路程为x1，C点到山崖点到山崖B距离为距离为x；声波由声波由A到到B再反射到再反射到C路程为路程为x2，则有，则有x2x12x，因汽车与声波运动时间同为因汽车与声波运动时间同为t，则则v声声tv汽汽t2x所以所以x m325 m.答案答案325 m返回返回课堂要点

14、小结2.波的反射波的反射与折射与折射波的反射波的反射用惠更斯原理推导波的反射定律用惠更斯原理推导波的反射定律波的反射定律：反射角入射角波的反射定律：反射角入射角波的折射波的折射用惠更斯原理推导波的折射定律用惠更斯原理推导波的折射定律波的折射定律：波的折射定律：相对折射率：相对折射率：n12返回返回自我检测区123412341.下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是()A.只有平面波的波面才与波线垂直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有些波的波面

15、表示波的传播方向解析解析任何波的波线都与波面相互垂直，波线表示波任何波的波线都与波面相互垂直，波线表示波的传播方向，故的传播方向，故B、C正确，正确，A、D错误错误.AD12342.关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是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无论怎样的波，波线始终和波面垂直ACD12343.声波

16、从声源发出，在空中向外传播的过程中声波从声源发出，在空中向外传播的过程中()A.波速在逐渐变小波速在逐渐变小B.频率在逐渐变小频率在逐渐变小C.振幅在逐渐变小振幅在逐渐变小 D.波长在逐渐变小波长在逐渐变小解析解析声波在空中向外传播时，不管是否遇到障碍物声波在空中向外传播时，不管是否遇到障碍物而引起反射，其波速只由空气介质决定而引起反射，其波速只由空气介质决定.频率频率(由振源决由振源决定定)和波长和波长(v/f)均不变，所以均不变，所以A、B、D错；错；又因为机械波是传递能量的方式，能量在传播过程中又因为机械波是传递能量的方式，能量在传播过程中会减小，故其振幅也就逐渐变小，会减小，故其振幅也

17、就逐渐变小，C正确正确.C12344.下列关于波的认识，哪些是正确的下列关于波的认识，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 的反射现象的反射现象1234解析解析A、B、C选项中应用了波的反射现象；选项中应用了波的反射现象；D选项应用了波的折射现象，深水区和浅水区视为不同选项应用了波的折射现象，深水区和浅水区视为不同介质，故波的传播方向发生改变，故介质，故波的传播方向发生改变，故D错误错误.答案答案ABC感谢各位老师！祝：身体健康 万事如意