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4

惠更斯原理 波的反射和折射

【学习目标】
1．知道什么是波面、波线，知道它们间的关系。
2．理解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释有关现象。
3．掌握波的反射规律及其简单的应用。
4．知道什么是波的折射，理解波的折射定律。
【学习重难点】
1．理解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释有关现象。
2．掌握波的反射规律及其简单的应用。
3．知道什么是波的折射，理解波的折射定律。
【学习过程】
一、惠更斯原理
实验观察
点波源发出的水波的波纹：波纹是_____________________________
线波源发出的水平的波形: 波纹是_____________________________
波经过小孔后形成的波形：波纹是_____________________________
1．几个概念
波面：波源发出的波经过同一时间而到达的各点组成的面交波面
波前：最前面的波面叫波前
波线：从波源沿着波的传播方向画出的带箭头的线叫波线, 表示波的________________.
波面与波线是_______________
波面为平面的波叫平面波，其波线为_______________；波面为圆（球面）形的波叫球面波，其波线为_________________________.
2．惠更斯原理（荷兰物理学家）
波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的波源，从这些点发出球面形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的包络面就是新的波前。
3．用途：确定波的传播方向—惠更斯作图法
作图确定平面波的传播方向
作图确定球面波的传播方向

二、探究波的反射规律
1．反射现象：波传播到两种介质的分界面时，返回到原介质继续传播的现象。
2．反射定律：
当波传播到两种介质的交界面处发生反射时，入射线、
法线、反射线在同一平面上，入射线与反射线分居在法
线的两侧，反射角等于入射角.
反射波的波速、频率和波长都与入射波相同
3．用惠更斯原理证明平面波的反射定律
证明：
如图，a．b．c是入射波的波线．
a'、b'、c' 是反射波的波线．
AB．A'B' 分别是入射波中abc包络成的波面、
反射波中a'、b'、c' 包络成的波面．
由于波从B传播到B' 所用的时间与波从A传
播到A' 所用的时间是一样的．而波在同种介质中的波速相同，故B' B=AA'．AB．A'B' 分别与入射波线、反射波线垂直，
故直角△AB'B≌△B'AA' ，∴ ∠A'AB' =∠BB'A．
入射角α和反射角β分别为∠BB' A和∠A' AB' 的余角，所以α=β．
三、探究波的折射规律
1．折射现象：波从一种介质进入另一种介质时，波传播方
向发生偏折的现象
2．波发生折射的原因是速度不同（速度由介质决定）
3．用惠更斯作图法证明折射定律
4．折射定律
波在介质中发生折射时，入射线、法线、折射线在同
一平面上，入射线和折射线分居在法线两侧，入射角的
正弦值与折射角的正弦值之比等于在第一种介质中的传
播速度跟第二种介质中的传播速度之比。且比值是常数。

说明：
（1）；


（2）折射中波的频率保持不变，由公式 知道，波速和波长都会改变
（3）通常反射和折射时同时发生的

例1．某人想听到自己发出的声音的回声，若已知声音在空气中的传播速度为340m／s，那么他至少要离障碍物多远?(原声与回声区分的最短时间为0.1s)



例2．某列波以60o的入射角从甲介质射到乙介质的界面上，同时发生反射和折射，若反射线与折射线成90o角，波在乙介质中的波速为l.2×105km／s，求波在甲介质中的速度是多少?





【达标检测】
1．在反射过程中，反射波跟入射波相同的量是 ( )
A．波长 B．波速 c．频率 D．振幅
2．一列波从一种介质进入另一种介质时 （ ）
A．只有频率发生变化 B．只有波长发生变化
C．频率和波长都发生变化 D．波长和波速都发生变化
3．下列叙述属波的反射现象的是 ( )
A．夏日的雷声有时会轰鸣不绝 B．在空房间里讲话，会感到声音更响
C．墙里讲话墙外听 D．讲话者又听到自己的回声
4．如图所示，其中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、频率相等波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与l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
5．声波在空气中的速度小于在玻璃中的速度，则声波由空气中射到空气和玻璃的界面上，如图所示给出的四个光路图中正确的是（ ）



6．对于声波由空气斜射入水中的情况，下面说法中正确的是 ( )
A．传播方向一定改变 B．速度一定变小
C．折射角与入射角成正比 D．折射角的正弦值与入射角的正弦值成正比
7．一束波由某种介质射入空气中，当入射光线与法线间的夹角为30°时，折射光线与法线间的夹角为60°，则波在这种介质中的速度与在空气中的速度之比是（ ）
A．1．41 B．0.58 C．1．732 D．0.87
8．如图所示，一列波从某介质射入空气时，若入射光线与界面的夹角为60°，折射光线与界面的夹角为30°，波在这种介质中的速度与在空气中的速度之比是 （ ）
A． B．/2
C．/3 D．2

9．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，两人相距2a米，距墙均为a米，当甲开了一枪后，乙在t秒后听到第一声枪响，则乙在什么时候才听到第二声枪响？( )
A．听不到 B．甲开枪后3t秒
C．甲开枪后 2t秒 D．甲开枪后s。
10．一列声波在空气中的波长为34cm ，传播速度为340m／s，这列声波传人另一介质时，波长变为68cm，它在这种介质中的传播速度是多少?该声波在空气中与介质中的频率各是多少?


11．如图所示，已知波在介质I中的波速大小是300m／s，波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ，入射角为i=450, 折射角为r=300，求波在介质Ⅱ中的波速？




12．一个人走过山谷，他大声高呼以后经过0.5s听到右边山坡反射会来的声音，经过1．5s听到左边山坡反射回来的声音，则这个山谷的宽度大约是多少米?



13．一个观察者在高处用望远镜注视在地上的木工以每秒2次的频率击钉子，他听到声音时恰好看到击锤动作，若观察者距木工680m，当木工停止击锤后，他还能听到几次击钉声？(声波在空气中的传播速度为340m/s)



14．一列波以60o的入射角入射到两种介质的交界面上，反射波和折射波垂直，若入射波的波长为0.6m, 画出波的反射和折射图，求出反射波和折射波的波长各是多少？




15．如图所示，a．b．c分别为入射波、反射波、折射波，已知入射波波速v=10m/s，入射角θ1为300，反射波线与折射波线相垂直，求折射波的速度．


o

A

B

N

i



α

β

a

b

c

a'

b'

c'

A

B

A'

B'

i

r

介质I

介质Ⅱ





O

A

C

i

r

介质I

介质Ⅱ





O

A

C

B

60o

30o

介质甲

介质乙

1

3

介质甲

介质乙

2

A

B

C

D

30°

60°

空气

介质

i

r

介质I

介质Ⅱ

a

c

介质甲

介质乙

b

θ1



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