沪教版高中物理选修3-4 2.4惠更斯原理 波的反射与折射_学案3

惠更斯原理 波的反射与折射

【学习目标】
1．知道什么是波面和波线。
2．理解惠更斯原理。
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
5．会用惠更斯原理解释波的传播、反射和折射。
【学习重难点】
重点是波的反射和折射，难点是理解惠更斯原理。
【学习过程】
一、惠更斯原理
1．波面和波线
（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做_______，如图所示。最前面的波面又叫_______。
②波线：________于波面并指向波传播方向的直线。它代表了波的传播的方向，波线与波面____________。
（2）球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以波源为球心的一个球面，波线就是这些球面的半径，这样的波称为_________。
（3）平面波：平面波指波面是________的波。
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。它是惠更斯在1690年提出的。
（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，从而可确定波的_______________。
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。如图所示为水波的反射现象。

2．反射定律：在波的反射中，入射角为入射波的______与界面法线的夹角；反射角为反射波的波线与_________的夹角；反射角_________入射角；反射波的波长、频率和波速都与入射波相同。
三、研究机械波的折射规律
1．折射定律：研究表明，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______折射角度时，折射角折向法线。
（2）当入射角度______折射角度时，折射角折离法线。
（3）当垂直界面入射时，___________不改变，属折射中的特例。

【达标检测】
1．人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话声音要洪亮，是因为( )
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．室内物体会吸收声音

2．对于平面波，波阵面与波线________；对于球面波，波阵面是以________为球心的球面，波线沿球的_______方向。介质中任一波面上的各点，都可以看做_______________________

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有多远？(v声＝340 m/s)

5．蝙蝠有完善的发射和接收超声波的器官，一只蝙蝠以6．0 m/s的速度垂直于墙飞行，且以f＝4．5×104 Hz的频率发超声波，并经0.01秒接收到回声。若声速是340 m/s，求蝙蝠发射超声波时离墙的距离及蝙蝠所发出的超声波的波长？




6．如图所示，某列波以60°的入射角由甲介质射到乙介质的界面上同时产生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°，此波在乙介质中的波速为1．2×105 km/s。

（1）该波的折射角为________。
（2）该波在甲介质中的传播速度为多少？