高中物理 12.4《波的反射和折射》课件 新人教版选修3-4

第十二章

机械波

四、波的反射和折射

【演示】在水槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片 上，当金属片振动时，金属丝周期性的触动水面，形成 波源，观察现象。

画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰和波谷

一、波面和波线(1)波面： 任何振动状态相同的点组成了一个个圆，这 些圆叫一个个波阵面(波面).(2)波线： 与各个波面垂直的线用来表示波的传播方 向，叫做波线.

二、惠更斯原理1.内容：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源， 其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波 面.

2.应用:如果知道某时刻一列波的某一波面位置，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，从而确定波 的传播方向.例如当波在均匀的各向同性介质中传播时，波面 的几何形状总是保持不变的。以平面波为例： 以球面波为例：

荷兰物理学家

惠 更 斯

C.Huygens(1629-1695)

用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面

t +Δ t 时刻的波面

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uΔ t

子波波源

t 时刻的波面

用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面

t +Δ t 时刻 的波面

uΔ t t 时刻 的波面子波波源

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.. . . .. .. .

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演 示

观察水波的反射

在水槽的一端放置振动发生器，它的窄条形平板能 够周期性地打击水面，产生水波。可以看到，水波传 播到挡板后被反射出去。

三、波的反射1、定义：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象 叫做波的反射.2、反射定律：

(1)入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。(2)反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同. (3)波遇到两种介质界面时，总存在反射. 3、用惠更斯原理解释波的反射现象

四、波的折射1、波的折射：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、折射定律：

(1)入射线、法线、折射线在同一平面内，入 射线与折射线分居法线两侧.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 的速度跟波在第二种介质中的速度之比： sin i v1 sin r v2

思考： 折射波的频率、波速、波长与入射波的相等 吗？为何 ？

折射规律 3、折 射率：由于一定的介质中的波速是一定的，所以V1/ a:入射波波线与折射波波线及 V 界面法线在同一平面内； 是一个只与两种介质的性质有关而与入射角度无b关的常数，叫做第二种介质对第一种介质的折射率. :折射波频率等于入射波频率.2

c:折射波的波速、波长均发生改变

n12

v1 v2

sin

i v1 sin r v2

当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线. 当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线. 当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射 中的特例. 在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长 都发生改变. 波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度 不同.

小结

{波 的 反 射 波 的 折 射

定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。规律 ：

{

1.入射波波线反射波波线和法线在 同一平面内.

2.反射角等于入射角.定义：波从一种介质射入另一种介质时，传播 方向会发生改变，这种现象叫波的折射。

{

规律：

{

1.入射波波线折射波波线和法线在同一平面内.

2. sin i

v1 sin r v2

n12

v1 v2

演 示

观察水波的折射

在水槽中放入一块厚玻璃板，注意使它的一条边不与 波传来方向垂直。然后加水，使水面高过玻璃板。接通电 源产生水波，观察水波经过水深不同的区域时传播方向的 变化。