波的反射和折射

波的反射和折射第1頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

如上圖所示,以O(shè)為球心的球面波在時(shí)刻t的波面為r,按照惠更斯原理,r面上每個(gè)點(diǎn)都是子波的波源,設(shè)各個(gè)方向的波速都是v,在Δt時(shí)間之后各子波的波面如圖中虛線所示,虛線圈的半徑為vΔt,r′是這些子波波面的包絡(luò)面,它就是原來(lái)球面波的波面在時(shí)間Δt后的新位置.可以看出,新的波面仍是一個(gè)球,它與原來(lái)球面的半徑之差為vΔt,表示波向前傳播了vΔt的距離.與此類似,可用惠更斯原理解釋平面波的傳播.(如下圖)第2頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三?波的反射當(dāng)波遇到障礙物時(shí),會(huì)返回到原來(lái)的介質(zhì)中繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象叫做波的反射.入射角:入射波線與法線的夾角.如下圖中的α.反射角:反射波線與法線的夾角.如下圖中的β.反射定律:入射波線?法線?反射波線在同一平面內(nèi),且反射角等于入射角.第4頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四?波的折射

波傳播到兩種不同的可傳播波的介質(zhì)界面時(shí),會(huì)有一部分進(jìn)入第二介質(zhì)中,但波線會(huì)發(fā)生變化,這種現(xiàn)象叫波的折射.

折射角:折射波線與法線間的夾角θ2,如下圖中所示.

折射率:v1、v2分別是表示波在兩種介質(zhì)中的速度,n12=

叫做第2種介質(zhì)對(duì)第1種介質(zhì)的折射率.

折射定律:第5頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、波面和波線1、波面：同一時(shí)刻，介質(zhì)中處于波峰或波谷的質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成的面叫做波面．2、波線：與波面垂直的線表示波的傳播方向叫做波線．

第6頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月說(shuō)明：1、波線是有方向的一簇線，它的方向代表了波的傳播方向。2、在各向同性的均勻介質(zhì)中，波線與波面垂直，一定條件下由波面可確定波線，由波線可確定波面。3、球面波的波線是沿半徑方向的直線，平面波的波線是垂直于波面的平行直線。3、幾種常見(jiàn)的波：1）波面為球面的波叫球面波

2）波面為平面的波叫平面波第7頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、惠更斯原理

惠更斯原理內(nèi)容如下：介質(zhì)中任意波面上的各點(diǎn)都可看作發(fā)射子波的波源。其后任意時(shí)刻,這些子波在波前進(jìn)方向的包絡(luò)面就是新的波面?；莞笴.Huygens荷蘭物理學(xué)家(1629-1695)第8頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月利用惠更斯原理可以由已知的波面通過(guò)幾何作圖方法確定下一時(shí)刻的波面，從而確定波的傳播方向。例如當(dāng)波在均勻的各向同性介質(zhì)中傳播時(shí)，用上述作圖法求出的波面的幾何形狀總是保持不變的。波傳播方向平面波t+

t時(shí)刻波面u

t球面波t+

tt時(shí)刻波面第9頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月.........t時(shí)刻的波面tΔ+t時(shí)刻的波面子波波源tuΔ

用惠更斯原理確定下一時(shí)刻平面波的波前第10頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

用惠更斯原理確定下一時(shí)刻球面波的波前................子波波源tΔ+t時(shí)刻的波面t時(shí)刻的波面tuΔ第11頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

三、波的反射

1、波遇到障礙物會(huì)返回來(lái)繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的反射．

2、反射規(guī)律1）入射角（i）和反射角（i’）：入射波的波線與平面法線的夾角i叫做入射角．反射波的波線與平面法線的夾角i’叫做反射角．

2）反射定律：入射波線、法線、反射波線在同一平面內(nèi)，入射波線與反射波線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角。3）反射波的的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波相同。第12頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生活中反射現(xiàn)象的思考1．回聲是聲波的反射現(xiàn)象．原因是對(duì)著山崖或高墻說(shuō)話，聲波傳到山崖或高墻時(shí)，會(huì)被反射回來(lái)繼續(xù)傳播．2．夏日的雷聲轟鳴不絕．原因是聲波在云層界面多次反射．3．在空房間里講話感覺(jué)聲音響．原因是：聲波在普通房間里遇到墻壁，地面，天花板發(fā)生反射時(shí)，由于距離近，原聲與回聲幾乎同時(shí)到達(dá)人耳．人耳只能分開(kāi)相差0.1s以上的聲音．所以，人在房間里講話感覺(jué)聲音比在野外大，而普通房間里的慢帳、地毯、衣物等會(huì)吸收聲波，會(huì)影響室內(nèi)的聲響效果．4．水波傳到岸邊也會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象．第13頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波相同．波遇到兩種介質(zhì)界面時(shí)，總存在反射．

第14頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、波速與波長(zhǎng)的關(guān)系：波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播的方向一般會(huì)發(fā)生改變，波長(zhǎng)和波速改變，而波的頻率不改變。（當(dāng)垂直界面入射時(shí)，傳播方向不改變，屬折射中的特例）說(shuō)明：1、波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同．

2、在波速大的介質(zhì)中的角大。聲波在固體、液體中的速度大于在氣體中的速度第15頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．折射規(guī)律：

1、折射角（r）：折射波的波線與兩介質(zhì)界面法線的夾角r叫做折射角．

第16頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、折射定律：入射線、法線、折射線在同一平面內(nèi)，入射線與折射線分居法線兩側(cè)．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比：第17頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)入射速度大于折射速度時(shí)，折射角折向法線.當(dāng)入射速度小于折射速度時(shí)，折射角折離法線.當(dāng)垂直界面入射時(shí)，傳播方向不改變，屬折射中的特例．在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長(zhǎng)都發(fā)生改變．

波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同．

第18頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蝙蝠的“眼睛”：18世紀(jì)，意大利教士兼生物學(xué)家斯帕蘭扎尼研究蝙蝠在夜間活動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)蝙蝠是靠高頻率的尖叫來(lái)確定障礙物的位置的。這種尖叫聲在每秒2萬(wàn)到10萬(wàn)赫茲之間，我們的耳朵對(duì)這樣頻率范圍內(nèi)的聲波是聽(tīng)不到的。這樣的聲波稱為超聲波。蝙蝠發(fā)出超聲波，然后借助物體反射回來(lái)的回聲，就能判斷出所接近的物體的大小、形狀和運(yùn)動(dòng)方式。第19頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雷達(dá)和隱形飛機(jī)：雷達(dá)是利用無(wú)線電波發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并測(cè)定其位置的設(shè)備。由于無(wú)線電波具有恒速、定向傳播的規(guī)律，因此，當(dāng)雷達(dá)波碰到飛行目標(biāo)(飛機(jī)、導(dǎo)彈）等時(shí)，一部分雷達(dá)波便會(huì)反射回來(lái)，根據(jù)反射雷達(dá)波的時(shí)間和方位便可以計(jì)算出飛行目標(biāo)的位置。由于一般飛機(jī)的外形比較復(fù)雜，總有許多部分能夠強(qiáng)烈反射雷達(dá)波，因此整個(gè)隱形飛機(jī)F—117飛機(jī)表面涂以黑色的吸收雷達(dá)波的涂料。第20頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、波動(dòng)中的幾個(gè)概念1.波面：從波源發(fā)出的波經(jīng)過(guò)同一傳播時(shí)間而到達(dá)的各點(diǎn)所組成的面，叫做波面。平面波球面波O3.波線：從波源發(fā)出沿著波的傳播方向畫(huà)出的帶箭頭的線稱為波線，它表示波動(dòng)的傳播方向。波線與波前垂直t時(shí)刻的波前t+Δt時(shí)刻的波前最前面的波面叫做波前。2.波前：第21頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月.........t時(shí)刻的波面（波前）tΔ+t時(shí)刻的波面（波前）子波波源tvΔ平面波的惠更斯原理解釋第22頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月入射波的波前用惠更斯原理解釋波的反射現(xiàn)象反射波的波前入射波的波線反射波的波線波的反射定律：當(dāng)波傳到兩種介質(zhì)交界面發(fā)生反射時(shí)（1）入射線、法線、反射線在同一平面內(nèi)；（2）入射線與反射線分居法線兩側(cè)；（3）反射角等于入射角；（4）反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速與入射波相同。第23頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、波的折射1.折射現(xiàn)象：波在傳播過(guò)程中，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波的傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象。2.發(fā)生折射的原因：不同介質(zhì)中波的傳播速度不同。CAiiBDrr入射波的波前折射波的波前第24頁(yè)，課件共25頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.折射定律：（1）入射線、法線、折射線在