第2章 2.4 惠更斯原理　波的反射与折射

1、.2.4惠更斯原理波的反射与折射学 习 目 标知 识 脉 络1.知道什么是波面、波线，知道它们之间的关系.2.理解惠更斯原理，知道用惠更斯原理描绘波的方法.3.知道什么是波的反射，理解波的反射定律.重点4.知道什么是波的折射，理解波的折射定律.重点5.应用波的反射定律和折射定律解决有关问题.难点惠 更 斯 原 理1.在均匀介质中，质点的振动会向各个方向匀速传播，形成球面波.2.波在介质中传播时，任一时刻介质振动步调一样的点的包络面叫做波面；最前面的波面又叫波前，垂直于波面并指向波传播方向的直线叫做波线.如图241所示.图2413.波面是平面的波叫做平面波.4.惠更斯原理的内容是：介质中波前上的

2、各点，都可以看成是一个新的波源子波源，并发出子波；其后，这些子波的包络面就是新的波面.1.只有平面波的波面才与波线垂直.2.任何波的波线与波面都互相垂直.3.任何波的波线都表示波的传播方向.波面一定是平面吗？根据以下图考虑波线与波面的关系是怎样的.图242【提示】波面不一定是平面.波线与波面互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线可确定波面.1.惠更斯原理的本质：波面上的每一点面源都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络面就是该时刻总的波动的波面.其核心思想是介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的.2.惠更斯原理的局限性：光的直线

3、传播、反射、折射等都能用此来进展较好的解释.但是，惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能解释衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系，而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在，而倒退波显然是不存在的.1.关于对惠更斯原理的理解，以下说法正确的选项是A.同一波面上的各质点振动情况完全一样B.同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定不同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E.波面可以表示波的传播方向【解析】按照惠更斯原理：波面是由振动情况完全一样的点构成的面，而不同波面上质点的振动情况可能一样，如相位相差2整数倍的质点的振动情况一样，故A对，B错.由波面和波线的概念，不难断定

4、C、D正确.只有波线才能表示波的传播方向，E错误.故正确答案为A、C、D.【答案】ACD2.以下表达中正确的选项是A.空间点波源发出的球面波，其波面是一个球面，波线就是以波源为圆心的同心圆B.平面波的波线是一条直线，其波线互相平行C.根据惠更斯原理，波面各点都可看作一个子波源，子波前进的方向的包络面就是该时刻的波面D.利用惠更斯原理，只要知道t时刻波面的位置和波速，就可确定tt时刻波面的位置E.不同波面上的质点振动情况一定不一样【解析】球面波的波线沿球面的半径方向，A错误.平面波的波线是一条直线，由于波线与波面垂直，故平面波的波线互相平行，B正确.由惠更斯原理可知，C正确.利用惠更斯原理，只要

5、知道t时刻波面的位置和波速，就可确定另一时刻波面的位置，D正确.不同波面上质点的振动情况可能一样，如相位差相差2整数倍的质点的振动情况一样，故E错误.【答案】BCD利用惠更斯原理解释波的传播的一般步骤1.确定一列波某时刻一个波面的位置.2.在波面上取两点或多个点作为子波的波源.3.选一段时间t.4.根据波速确定t时间后子波波面的位置.5.确定子波在波前进方向上的包络面，即为新的波面.6.由新的波面可确定波线及其方向.研究机械波的反射规律和折射规律1.机械波的反射规律1波遇到障碍物时会返回来继续传播，如图243所示.图2432反射定律入射角：入射波线与反射面法线的夹角，如图中的.反射角：反射波线

6、与反射面法线的夹角，如图中的.反射定律：反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波线和入射波线分别位于法线两侧，反射角等于入射角.2.机械波的折射规律1折射现象波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象，如图244所示.图2442折射规律频率：频率不变.波速：发生改变.波长：发生改变.3折射定律内容：入射角的正弦跟折射角的正弦之比，等于波在第种介质中的波速与波在第种介质中的波速之比.公式：.1.反射波的频率、波速与入射波一样.2.折射波的频率、波速与入射波一样.3.发生波的折射时，折射角的大小一定和入射角成正比. 人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性

7、地把同侧的手附在耳旁.你能说出其中的道理吗？【提示】当用手附在耳旁时，手就可以反射一部分声波进入人耳，以进步耳的接收才能.1.回声测距1当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会返回来继续传播，由于反射波与入射波在同一介质中传播速度一样，因此，入射波和反射波在传播间隔 一样的情况下，用的时间相等，设经过时间t听到回声，那么声源距障碍物的间隔 为sv声.2当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的间隔 为sv声v.3当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时，声源发声时障碍物到声源的间隔 sv声v.2.超声波定位蝙蝠、海豚能发出超声

8、波，超声波遇到障碍物或捕食目的时会被反射回来.蝙蝠、海豚就是根据接收到反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置，从而确定飞行或游动方向.3.波的反射、折射现象中各量的变化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，即波源的振动频率一样.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vf知，波长与波速和频率有关.反射波与入射波，频率一样、波速一样，故波长一样，折射波与入射波在不同介质中传播，频率一样，波速不同，故波长不同.详细见下表所示.波现象波的反射波的折射 传播方向改变， 反入改变， 折入频率f不变不变波速

9、v不变改变波长不变改变3.如图245所示为一束平面波从介质1进入另一种介质2的情形，那么波从介质1进入介质2时波速将_选填“增大或“减小，其入射角和折射角的正弦之比为_.图245【解析】由公式可知，当v1v2时，ir，即折射角折向法线，折射角小于入射角；当v1v2时，ir，即折射角折离法线，折射角大于入射角；.【答案】增大4.一列声波从空气中传入水中，水中声速较大，那么声波频率_，波长_.【解析】由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变.又因波在水中速度较大，由公式vf可得，波在水中的波长变大.【答案】不变变大5.某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为340 m/

10、s，在海水中的波长为4.5 m.1该波的频率为_Hz，在海水中的波速为_ m/s.2假设物体在海面上发出的声音经过0.5 s听到回声，那么海水深为多少？3假设物体以5 m/s的速度由海面向海底运动，那么经过多长时间听到回声？【解析】1由f得f Hz340 Hz，因波的频率不变，那么在海水中的波速为v海f4.5340 m/s1 530 m/s.2入射声波和反射声波用时一样，那么海水深为hv海1 530 m382.5 m.3物体与声音运动的过程示意图如下图，设听到回声的时间为t，那么v物tv海t2h代入数据解得t0.498 s.【答案】13401 5302382.5 m30.498 s回声测距的方法技巧利用回声测距是波的反射的一个重要应用，它的特点是声源正对障碍物，声源发出的声波与回声在同一条