高中物理 2.3 惠更斯原理及其应用课件 粤教版选修34.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 三 四 一 惠更斯原理1 波面与波线 1 波面 在波的传播过程中 某时刻任何振动状态都相同的介质质点所组成的面 在某一时刻 最前面的波面叫做波前 2 波线 与各个波面垂直的线 用来表示波的传播方向 如图所示 目标导航 预习导引 一 二 三 四 2 波的分类 1 球面波 由空间一点发出的波 它的波面是以波源为球心的一个个球面 波线就是这些球面的半径 2 平面波 指波面是平面的波 3 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 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 将一颗石子投到池塘的中央 可以看到一圈圈的水波由中央向外传播 其中这一圈圈的波峰构成的是波面还是波线 提示波面 波面由振动状态相同的点组成 而波线对应波的传播方向 目标导航 预习导引 一 二 三 四 二 惠更斯原理的应用如果知道某时刻一列波的某个波面的位置 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 目标导航 预习导引 一 二 三 四 三 波的反射1 定义 波遇到障碍物时会返回来继续传播的现象 2 反射定律 1 入射角 入射波线与反射面法线的夹角 如图中的 2 反射角 反射波线与反射面法线的夹角 如图中的 3 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 目标导航 预习导引 一 二 三 四 夏天的雨季 大雨来临前一道闪电过后 接着我们会听到一阵 轰轰隆隆 的雷鸣 说一说这种雷声是怎么形成的 提示云层积累的大量电荷放电 形成闪电同时发出巨大声音 闪电声在不同云层之间反复反射 所以较长时间内听到 轰轰隆隆 的声音 目标导航 预习导引 一 二 三 四 四 波的折射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 波的传播方向发生偏折的现象 如图所示 2 折射规律 1 频率 频率不变 2 波速 发生变化 3 波长 发生变化 3 折射定律 1 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 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 一 惠更斯原理1 惠更斯原理的实质波面上的每一点 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传播 反射 折射等都能用此来进行较好的解释 但是 惠更斯原理是比较粗糙的 用它不能解释衍射现象 下一节会学习 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 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 例1 多选 下列对惠更斯原理的理解 正确的是 导学号51150032 a 同一波面上的各质点振动情况完全相同b 同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同c 球面波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思路分析本题考查惠更斯原理 求解时要理解惠更斯原理 知道波线与波面的关系 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 解析 根据惠更斯原理 介质中任一波面上的各点 都可以看作发射子波的波源 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 同一波面上各质点的振动情况完全相同 选项a正确 不同波面上质点的振动情况可能相同 选项b正确 波线始终与波面垂直 选项d正确 球面波是以波源为中心的一个个球面 选项c正确 答案 abcd 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 多选 下列说法正确的是 导学号51150033 a 波在介质中传播的过程中 振动相同的点连接起来组成的面就叫做波面b 波线是用来表示波的传播方向的 波线与波面总是垂直的c 无论是球面波 还是平面波 同一波面上各质点的振动情况完全一样d 波面上的各点都可以看作一个个新的小波源 称为子波 子波在前进方向上任意时刻形成的包络面 就是新的波面答案 bcd 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 解析 振动相同的质点在同一时刻组成的面 叫做波面 故a错 波线表示波的传播方向 在同一种介质中传播时 波线与波面总是垂直 表示为一条直线 在不同介质中传播时表示为折线或曲线 但总跟在对应介质中的波面垂直 故b对 波面是同一时刻各质点连线组成的 其上各质点振动情况一样 可以看作相同的一个个新的小波源 这些波向前传播情况一样 经过相同时刻到达的位置的连线又可以连接成一个面 就形成新的波面 故c d均正确 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 二 波的反射和波的折射1 波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射现象和折射现象 一些物理量相应地发生变化 比较如下 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 说明 1 频率f由波源决定 故无论是反射波的频率还是折射波的频率都与入射波的频率 即波源的振动频率相同 2 波速v由介质决定 因反射波与入射波在同一介质中传播 故波速不变 而折射波与入射波在不同介质中传播 所以波速变化 3 据v f知 波长 与v及f有关 即与介质和波源有关 反射波与入射波在同一介质中波速相同 频率相同 故波长相同 折射波与入射波在不同介质中传播 v不同 f相同 故 不同 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 怎样利用惠更斯原理解析波的反射定律 答案 如图中a b c是入射波的波线 a b c 是反射波的波线 过a的入射点a作ab 在波面ab上找三点a c b作为子波源 设波速为v 取时间间隔 作 t时间后子波源a c 发出的子波波面如图 画出子波波面的包络面a b 根据波线与波面的方位关系画出反射波线如图 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 在直角三角形ab b和直角三角形b aa 中 ab 是公共边 由于波从b传播到b 所用的时间与波从a传播到a 所用的时间是一样的 而波在同种介质中的波速相同 故b b aa 因此直角三角形ab b 直角三角形b aa 所以 a ab bb a 入射角i和反射角i 分别为 bb a和 a ab 的余角 所以i i 也就是说 在波的反射中 反射角等于入射角 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 怎样利用惠更斯原理解析折射定律 答案 波在第1种介质中的传播方向 波线的方向 与法线间的夹角称为入射角 如图中的 1 波进入第2种介质后 它的传播方向 波线的方向 与法线间的夹角称为折射角 如图中的 2 利用平面几何知识可以得到折射角 2与入射角 1的以下关系用惠更斯原理研究波的折射 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 从 式可以看出 如果第2种介质中的波速小于第一种介质中的波速 波在进入第2种介质后 传播方向将向法线靠拢 这个结论与实验得到的波的折射定律是一致的 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例2 如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质时发生的现象 已知波在介质 中的波速为v1 波在介质 中的波速为v2 则v1 v2为多少 导学号51150034 思路分析从图中找出入射角和折射角 然后根据波的折射定律 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 如图所示 一列平面波朝着两种介质的界面传播 a1a2是它在介质 中的一个波面 a1c1和a2c2是