【创新设计】2014-2015学年高中物理2.5惠更斯原理波的反射和折射课件教科版选修3-4.pptVIP

[目标定位]　1.知道什么是波面和波线.2.了解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释波的反射与折射现象.3.认识波的反射和折射现象，知道反射定律和折射定律． 一、惠更斯原理 1．内容：波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的 ， 从这些点发出 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 ． 2．应用：根据惠更斯原理，可以用几何作图的方法，由已知的某一时刻波前确定下一时刻 ，从而确定波的传播方向． 二、波的反射 1．定义：波在传播的过程中，遇到两种介质的 时返回到原介质继续传播的现象叫波的反射． 2．反射定律：当波传播到两种介质的交界处发生反射时，入射线、法线、反射线在 面内，入射线与反射线分别位于 两侧，而且反射角 入射角；反射波的波长、频率和波速都与入射波 ． 三、波的折射 1．定义：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫做波的折射． 2．折射定律 波在介质中发生折射时，入射线、法线、折射线(即折射波线)在 内，入射线与折射线分别位于 两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在第一种介质中的 跟波在第二种介质中的 之比．对给定的两种介质，该比值为常数． 3．结论 (1)当v1＞v2时，i＞r，折射线 法线． (2)当v1＜v2时，i＜r，折射线 法线． (3)当垂直界面入射(i＝0)时，r＝0，传播方向不改变，是折射中的特殊情况. 一、对惠更斯原理的理解 1．惠更斯原理中，同一波面上的各点都可以看做子波的波源．波源的频率与子波波源的频率相等． 2．波线的指向表示波的传播方向． 3．在各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直． 4．球面波的波线是沿半径方向的直线，平面波的波线是垂直于波面的平行直线． 5．利用惠更斯原理可以解释平面波和球面波的传播、波的衍射、干涉和折射现象，但无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小关系． 【例1】　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 B．同一波面上的各质点振动情况可能不相同 C．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 解析　按照惠更斯原理：波面是由任意时刻振动情况完全相同的点构成的面，故A对，B错；由波面和波线的概念，不难判定C、D正确． 答案　ACD 二、波在反射折射现象中的波长、频率和波速 特别提醒 (1)频率(f)由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率相等，即与波源的振动频率相同． (2)波速(v)由介质决定，故反射波与入射波在同一介质中传播，波速不变，折射波与入射波在不同介质中传播，波速变化． (3)据v＝λf知，波长λ与波速和频率有关，反射波与入射波，频率同，波速同，故波长相同，折射波与入射波在不同介质中传播，频率同，波速不同，故波长不同． 【例2】　如图2－4－1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　反射波的波长、频率、波速与入射波都应该相等，故A错，B错；折射波的波长、波速与入射波都不等，但频率相等，故C错，D正确． 答案　D 针对训练　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2－4－2所示．以下说法正确的是(　　) A．声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线 B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线 C．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线 D．空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线 解析　波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故同一音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相同．但机械波在介质中传播的速度只取决于介质性质，与波的频率无关，声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速度．由v＝λf知，声波在水中的波长应较大，对应于题图中波形曲线b，故只有A正确． 答案　A 2．超声波定位：蝙蝠能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来，蝙蝠就依据接收到的反射回来的超声波来确定障碍物或食物位置，从而确定飞行方向．另外海豚、雷达也是利用波的反射来定位和测速的． 【例3】　有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，