波的反射和折射分析实用教案

1、蝙蝠的“眼睛”：18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间，我们(w men)的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波称为超声波。蝙蝠发出超声波，然后借助物体反射回来的回声，就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。 第1页/共27页第一页，共28页。隐形飞机F117雷达确定(qudng)目标示意图雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备(shbi)。由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波

2、的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈(qin li)反射雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。第2页/共27页第二页，共28页。波的反射波的反射(fnsh)(fnsh)和折和折射射第3页/共27页第三页，共28页。还记得(j de)小时候向水中扔石子吗？第4页/共27页第四页，共28页。一、波动中的几个(j )概念1. 波面：从波源发出(fch)的波经过同一传播时间而到达的各点所组成的面，叫做波面。平 面 波球 面 波O3. 波线：从波源发出沿着波的传播方向画出的带箭头(jintu)的线称为波线，它表示波动的传播方向。波线与波面

3、垂直t 时刻的波前t +t 时刻的波前最前面的波面叫做波前。2. 波前：第5页/共27页第五页，共28页。一.惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，而后(r hu)任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面。荷兰(h ln)物理学家 惠 更 斯第6页/共27页第六页，共28页。惠更斯原理(yunl)1.介质中任一波面上(min shn)的各点，都可看作发射子波的波源；第7页/共27页第七页，共28页。惠更斯原理(yunl)2.其后任意时刻,这些(zhxi)子波在波前进方向的包络面就是新的波面。子波波源t后的波面t 时刻的波面包络面：与一族(y z)曲面相切的曲面

4、。tv 波的传播方向？.第8页/共27页第八页，共28页。. . . . . . . . .t 时刻的波面t+t时刻的波面子波波源tv 用惠更斯原理确定平面波的波面及传播(chunb)方向惠更斯原理(yunl)第9页/共27页第九页，共28页。实验(shyn)与探究：实验(shyn)现象：（1）水波不断通过小孔继续(jx)传播（2）右侧的波面是以小孔为圆心的半圆形（3）半圆形波面的形状与原波形无关，与波源的位置无关。第10页/共27页第十页，共28页。 利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何作图方法确定下一时刻的波面，从而确定波的传播方向。当波在均匀的各向同性介质中传播时，由于(yuy)波速保

5、持不变，波面的几何形状也总是保持不变的。惠更斯原理(yunl)球 面 波平 面 波O1R2Rtutu第11页/共27页第十一页，共28页。反射波的波线与法线(f xin)的夹角入射角（i）：入射波的波线与法线(f xin)的夹角反射角（i）： 波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象(xinxing)叫做波的反射 i i法线界面波的反射波的反射现象有什么规律呢？第12页/共27页第十二页，共28页。 入射线、法线、反射线在同一(tngy)平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角反射定律(fn sh dn l)：1.反射波的频率(pnl)、波速和波长都不变2.波遇到两种介质界面时，总存

6、在反射注意：i i法线平面波的反射第13页/共27页第十三页，共28页。波的反射(fnsh)界面波线子波波源波在界面处为什么会发生反射呢？第14页/共27页第十四页，共28页。 经t后，波面上的B点恰好到达(dod)界面处B；A点发射的子波的波面如图所示，包络面为AB。惠更斯原理(yunl)对波的反射的解释：i ii iABab由惠更斯原理，A、B为同一(tngy)波面上的两点AABBAABBABABBABAii 所以Aab波的反射B反射波的波线与波面AB垂直。第15页/共27页第十五页，共28页。以实验(shyn)为基础的物理水波(shu b)的反射第16页/共27页第十六页，共28页。新的

7、问题(wnt) 刚才我们研究(ynji)了波的反射现象，波的反射过程中反射波和入射波在同一种介质中，那么如果波由一种介质进入另一种介质时，会发生什么现象呢？ 水波的折射第17页/共27页第十七页，共28页。界面介质I介质II折射角（r）： 折射波的波线与两介质(jizh)界面法线的夹角r叫做折射角 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(jiozu)波的折射。ir法线波的折射(zhsh)波为什么会发生折射现象呢？第18页/共27页第十八页，共28页。四、波的折射(zhsh)1. 折射(zhsh)现象：波在传播过程中，从一种介质(jizh)进入另一种介质(jizh)时，波

8、的传播方向发生偏折的现象。2. 发生折射的原因：不同介质中波的传播速度不同。CAiiBDrr入射波的波前折射波的波前第19页/共27页第十九页，共28页。3. 折射(zhsh)定律：（1）入射线、法线、折射线在同一(tngy)平面内；（2）入射线与折射线分居法线两侧；（3）入射角正弦与折射角正弦之比等于(dngy)波在第一种介质中传播速度与在第二种介质中传播速度之比。21sinsinvvri（4）在折射中，频率不变，波速和波长都会发生改变。21vv 只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数，叫做第一种介质对第二种介质的折射率，用n21表示。2121vvn第20页/共27页第二十页，共28页

9、。 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(jimin)入射时，传播方向不改变，属折射中的特例21sinsinvvri21vv 只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数，叫做第二种介质相对第一种介质的折射率，用n21表示。第21页/共27页第二十一页，共28页。由惠更斯原理(yunl)，A、B为同一波面上的两点。irABCDirtv 1 经t后，B点发射(fsh)的子波到达界面处D点，A点的到达C点。ADBDi sinADtv 1ADACr sinADtv 221sinsinvvri所以(suy)惠更斯原理对波的折射的解释tv 2

10、波的折射波发生折射的原因?波在不同介质中的速度不同.第22页/共27页第二十二页，共28页。波的反射波的反射波的折射波的折射传播方向传播方向改变改变 反反=入入改变改变 折折入入频率频率f f不变不变不变不变波速波速v v不变不变改变改变波长波长不变不变改变改变反射(fnsh)和折射对比：第23页/共27页第二十三页，共28页。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 反射角等于入射角定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。小 结规律(gul)：波的折射定义：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。入射波波线折射波波线和法线在同一平面内21si

11、nsinvvri第24页/共27页第二十四页，共28页。思考：如果从与中性面成角的位置开始(kish)计时，感应电动势的表达式又是怎样？ 四.交变电流(dinli)的图像第25页/共27页第二十五页，共28页。几个(j )基本概念与波面垂直，代表(dibio)波的传播方向。波动中，走在最前面(qin mian)的那个波面称为波前。平面波球面波1.波阵面2.波线3.波前从波源发出的波经过同一传播时间而到达的各点所组成的面.第26页/共27页第二十六页，共28页。谢谢您的观看(gunkn)！第27页/共27页第二十七页，共28页。NoImage内容(nirng)总结蝙蝠的“眼睛”：18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发