高中物理沪教版（2019）选择性必修一 课件 3.4 惠更斯原理 波的反射与折射(共21张PPT)

(共21张PPT)
第三章 机械波
4.惠更斯原理 波的反射与折射
新课引入
北京天坛回音壁：只要两个人分别站在东、西配殿后，贴墙而立，一个人靠墙向北说话，声波就会沿着墙壁连续折射前进，传到一、二百米的另一端，无论说话声音多小，也可以使对方听得清清楚楚，而且声音悠长，堪称奇趣，给人造成一种"天人感应"的神秘气氛。所以称之为"回音壁"。
蝙蝠的“眼睛”
隐形飞机
惠更斯原理
一
知能提升
1.波面和波线
波面：波在介质传播时，任一时刻介质振动步调相同的点的包络面。
波前：最前面的波面又叫波前。
波线：垂直于波面并指向波传播方向的直线。
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新的波面.这就是惠更斯原理.
（2）确定下一时刻平面波的波前
.
.
.
.
.
.
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.
.
t
v
Δ
子波波源
t 时刻的波前
Δt
+
t
时刻的波面
（3）确定下一时刻球面波的波前
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
子波波源
t 时刻的波前
Δt
+
t
时刻的波面
1.观察认识反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象.
机械波的反射
二
知能提升
2.用惠更斯原理解释波的反射
AB为波的一个波面，经 t后，B点发射的子波到达界面处B′点，A点发射的子波到达A′点。同种介质，波速不变。
A
B
a
c
b
A′
B′
a′
c′
b′
BB′ =AA′
AB ′B B ′ AA ′
∠A ′ AB ′ =∠BB ′ A
i ′ =i
vΔt
i′
i′
△
△
3.反射定律：入射波线、法线、反射波线在同一平面内，入射波线与反射波线分居法线两侧，反射角等于入射角。
注意：反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。
机械波的折射
三
知能提升
1.观察认识折射现象：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. 用惠更斯原理解释折射现象：
BC =v1t=ACsini
AE =v2t=ACsinr
v1、v2分别是介质1和介质2中的波速，波面AB和波面CE之间的时间间隔为t，
3. 折射产生原因：不同介质中波的传播速度不同
4. 折射定律：波从第一种介质进入第二种介质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波速跟第二种介质中的波速之比 。
例1.医用B超仪发出的超声波频率为7.25×104 Hz，这种超声波在人体内传播的波长为2 cm，在给某患者的肝脏病变部分进行检测时(如图)，从探头发出的同一超声脉冲波经病变部分反射回到探头有两个信号，相隔时间为Δt=32 μs，试计算患者病变部分的厚度。
典例精析
解析：超声脉冲波在进到病变区的前后界面上会发生两次反射，忽略波速在肝脏中的速度变化，则有
m/s
病变区厚度 cm
例2.一列水波由深水区进入浅水区，入射波与界面夹角为45°，折射波与界面夹角为60°，则下列说法正确的是 (　　)
A.波在深水区与浅水区的波速相同，频率不同，波长不同
B.波在浅水区与深水区中传播时，波速、频率、波长都相同
C.深水区中的波速、波长比浅水区中小
D.深水区中的波速、波长比浅水区中大
D
解析：波由深水区进入浅水区，频率不变，而波与界面的夹角由45°变为60°。如图所示，当波线a到达界面A点，波线b刚好到达B点，此时AB与波线垂直，刚好在同一波面上，设经Δt，b波线刚到达界面上B′点，此时a波已在浅水区传到A′处，B′A′刚好也是波面，且与波线垂直，由波线与界面的夹角知BB′>AA′，设该波在深水区的波速为v1，在浅水区波速为v2，则BB′=v1·Δt，AA′=v2·Δt，所以有v1>v2，由v=λf 知λ1>λ2，所以D选项正确。
例3. 如图所示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，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
解析：反射波的波速、波长、频率都相等，折射波的频率不变，波长和波速发生改变，故D正确．
D
一、惠更斯原理
二、波的反射和折射
课堂小结
1.在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话的声音要洪亮，因为(　　)
A.室内空气不流动
B.室内声音多次反射
C.室内声音发生折射
D.室内物体会吸附声音
解析：在室内听到的声音洪亮是因为声波在室内墙壁上经过多次反射而得到加强。
跟踪练习
B　
2.一列波从一种介质进入另一种介质时，下列说法正确的是(　　)
A.频率发生变化，波长和波速不发生变化
B.波长发生变化，频率和波速不发生变化
C.波速发生变化，频率和波长不发生变化
D.波长和波速发生变化，频率不发生变化
解析：波的频率由波源决定，当波从一种介质进入另一种介质时，频率不变，A错误；波速由介质决定，当波从一种介质进入另一种介质时，波速发生变化，由于频率不变，根据公式 v=λf 可知波长也发生变化，B、C均错误，D正确。
D　
3.下列叙述不属于波的反射现象的是 (　　)
A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况
B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质
C.夏日的雷声轰鸣不绝
D.墙里说话墙外听
解析：潜水艇利用波的反射原理使用声呐探测周围物体的分布情况，A属于；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，B属于；夏日的雷声轰鸣不绝是由于云层不断地反射声音造成的，C属于；墙里说话墙外听不属于波的反射现象，故选D。
D　
本节内容结束