6　惠更斯原理

6惠更斯原理,1了解波面和波线的概念2知道波传播到两种介质交界面时，会发生反射和折射3掌握惠更斯原理，能用惠更斯原理解释波的反射和折射现象.,(1)波面：在波的传播过程中，任一时刻_都相同的介质质点所组成的面(2)波线：与波面_指向_的直线(1)球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以_为球心的一个个_，波线就是这些_的_如空气中的声波,一、波面和波线概念,波的分类,振动状态,垂直,波传播方向,波源,球面,球面,半径,(2)平面波：波面是_的波，如水波,平面,图1261,提醒波线与波面一定垂直，球面波与平面波的形状分别如图1261所示,原理：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的_，其后任意时刻，这些子波在波前进方向上的_就是新的波面如果知道某时刻一列波的某个_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_的位置如在t时间内，子波传播的距离为rvt，而子波形成的新的波面相对于原波面传播的距离xvt，表示波向前传播了vt的距离如图1262所示,二、惠更斯原理,用惠更斯原理解释波的传播,波源,包络面,波面,波面,反射现象：波遇到介质界面会_继续传播的现象,图1262,图1263,三、波的反射(如图1263所示),返,回来,(1)入射角：入射波的_与界面_的夹角(2)反射角：反射波的_与界面_的夹角(3)反射规律：入射波线、法线和反射波线在_，入射波线和反射波线分居在_两则，反射角_入射角提醒(1)反射波的波长、频率、波速跟入射波的相同(2)回声就是声波的反射，人耳能将原声和回声区分开的最小时间间隔为0.1s.,反射规律,波线,法线,波线,法线,同一平面内,法线,等于,定义：波从一种介质_另一种介质时，波的_发生改变的现象折射角()：折射波的_与两介质界面_的夹角叫做折射角,图1264,四、波的折射(如图1264所示),折射定律：入射波线、法线、折射波线在_内，入射波线与折射波线分居_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_之比即_(公式表示),射入,传播方向,波线,法线,同一平面,法线,传播,传播速度,折射率,(2)决定因素：因波速由_决定，故折射率是由_性质决定而与入射角无关的常数提醒(1)在波的折射中，波的频率不改变，但由于介质变，波速变，所以波长也变(2)波在两种介质的界面上发生折射的原因是波在不同介质中波速不同,介质,介质,超声波定位：蝙蝠、海豚能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标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，即波源的振动频率相同波速(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,二、波的反射、折射现象中各量的变化,据vf知，波长与波速和频率有关：反射波与入射波，频率同波速同，故波长相同，折射波与入射波在不同介质中传播，频率同，波速不同，故波长不同具体见下表所示.,【典例1】,波的反射的应用,图1265,答案C借题发挥(1)利用反射定律解决实际问题，主要是利用声波的直线传播及其反射特点，考查匀速直线运动规律的应用(2)利用声波的反射测量距离、速度是此类问题的重点，应利用声波的直线传播和反射定律作出声波传播的示意图，再结合几何关系求解,某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1.00s第一次听到回声，又经过0.50s再次听到回声，已知声速为340m/s，则两峭壁间的距离为_,【变式1】,答案425m,如图1266所示是声波从介质进入介质的折射情况，由图判断下列说法正确的是()A入射角大于折射角，声波在介质中的波速大于它在介质中的波速,波的折射的应用,【典例2】,图1266,B入射角大于折射角，可能是空气，可能是水C入射角小于折射角，可能是钢铁，可能是空气,答案A,一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则()A声波频率不变，波长变小B声波频率不变，波长变大C声波频率变小，波长变大D声波频率变大，波长不变解析该题考查波在发生折射时，波速、波长、频率是否变化的问题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，故C、D错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，故A错，B正确答案B,【变式2】,1关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是()A同一波面上的各质点振动情况完全相同B同一波面上的各质点振动情况可能不相同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解析按照惠更斯原理：波面是由任意时刻振动情况完全相同的点构成的面，故A对，B错由波面和波线的概念，不难判定C、D正确答案ACD,有一辆汽车以15m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2s后司机听到回声，司机听到回声时汽车距山崖的距离多远？(v声340m/s),波的反射的应用,2,解析若汽车静止问题就简单了，现汽车运动，声音传播，如右图所示为汽车与声波的运动过程示意图设汽车由A到C路程为x1，C点到山崖B距离为x；声波由,A到B再反射到C路程为x2，因汽车与声波运动时间同为t，则有x2x12x即v声tv汽t2x，