高中物理 惠更斯原理(上课用)

惠更斯原理波的反射与折射机械波第二章选修3—44在水波槽实验中，把一根金属丝固定在振动片上，当振动片振动时，金属丝周期性的触动水面，形成波源，观察现象。◆观察现象：现象：（1）水面上形成一列圆形波；（2）画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰和波谷。动画模拟一、波动中的几个概念1.波线2.波面3.波前某一时刻波动所达到最前方的各点所连成的曲面。波线波线波面波面波前波前平面波球面波从波源沿着波的传播方向画出的带箭头的线称为波线。从波源发出的波经过同一传播时间而达到的各点所组成的面，叫做波面。注意：波线跟各个波面垂直惠更斯原理内容：波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的波源，从这些点发出球面形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的包络面就是新的波前，这就是惠更斯原理为了解释与波的传播相关的现象，惠更斯提出了一个原理。应用：根据惠更斯原理，知道某一时刻一列波的某个波面的位置、波速，可以用几何作图法确定下一时刻的波面。因此这一原理又叫惠更斯作图法，它在很大程度上解决了波的传播方向问题。荷兰物理学家惠更斯C.Huygens(1629-1695)二、惠更斯原理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。例如当波在均匀的各向同性介质中传播时，用上述作图法求出的波面的几何形状总是保持不变的。平面波球面波Otu惠更斯原理的应用用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面.........t时刻的波面tΔ+t时刻的波面子波波源tvΔ惠更斯原理的应用................子波波源tΔ+t时刻的波面t时刻的波面tvΔ用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面惠更斯原理的应用实例：回声、混响现象：波在传播的过程中，遇到两种介质的分界面时返回到原介质继续传播的现象叫做波的反射入射角i反射角i`平面法线三、波的反射入射角（i）：入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角反射角（i`）：反射波的波线与平面法线的夹角i`叫做反射角经t后，B点发射的子波到达界面处B`点，A点发射的子波到达A`点。同种介质，波速不变。i'ii'iABacba`c`b`由惠更斯原理，AB为波的一个波面``AABB```AABBABABBABA```ii`tvA`B`用惠更斯原理解释波的反射当波传播到两种介质的交界处发生反射时，入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分别位于法线两侧，而且反射角等于入射角。注意：1.反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同2.波遇到两种介质界面时，总存在反射i'i法线平面反射定律：现象：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入射角i折射角r法线介质I介质II界面折射角（r）：折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角四、波的折射入射角（i）：入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角由惠更斯原理，AB为波的一个波面irABCDirtv1经t后，B点发射的子波到达界面处D点，A点发射的子波到达C点。ADBDisinADtv1ADACrsinADtv221sinsinvvritv2用惠更斯原理解释波的折射21sinsinvvri波在介质中发生折射时，入射线、法线、折射线（即折射波线）在同一平面内，入射线与折射线分别位于法线两侧，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传播速度跟波在第二种介质中的传播速度之比。折射定律：1.当v1v2时，ir，即折射线偏向法线；2.当v1v2时，ir，即折射线偏离法线；3.当垂直界面入射(i=0)时，r=0，波的传播方向不变，是折射中的特殊情况；4.在折射中，波的频率保持不变，波速和波长都会发生变化。波发生折射的原因：是在不同介质中波的速度不同注意：波的折射21sinsinvvri取决于反射时折射时频率振源不变不变波速介质不变改变波长频率和波速改变改变波在反射、折射时的频率、波速和波长波的反射规律：1．入射线、反射线和法线在同一平面内．２．反射角等于入射角．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｛｛规律：波的折射定义：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１．入射线、折射线和法线在同一平面内．２．21sinsinvvri｛｛小结习题1：一列波从一种介质进入另一种介质，下列说法正确的是（）A．频率发生变化B．波速发生变化C．波长发生变化D．频率、波速、波长都发生变化BC课堂练习习题2：一列波以53°的入射角入射到两种介质的交界面上，反射波刚好跟折射波垂直，若入射波的波长为0.6米，那么折射波的波长为：______m，反射波的波长为__________m。（sin53°=0.8cos37°=0.6）0.450.6