惠更斯原理波的反射和折射实用教案

1、隐形飞机隐形飞机F117 由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色的吸收(xshu)雷达波的涂料。第1页/共29页第一页，共30页。雷达确定目标雷达确定目标示意图示意图 雷达是利用无线电波发现目标(mbio)，并测定其位置的设备。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(mbio)(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标(mbio)的位置。小资料小资料第2页/共29页第二页，共30页。第3页/共29页第三页，共30页。 1.知道什么是波面和波线，了解惠更斯原理。知道什么是波面

2、和波线，了解惠更斯原理。 2.通过实验认识波的反射现象，并能用惠更通过实验认识波的反射现象，并能用惠更斯原理进行解释斯原理进行解释(jish)。 3.通过实验认识波的折射现象，并能用惠更通过实验认识波的折射现象，并能用惠更斯原理进行解释斯原理进行解释(jish)。教学目标知识与能力:第4页/共29页第四页，共30页。第5页/共29页第五页，共30页。1. 波面波面 任何振动状态相同的点组成任何振动状态相同的点组成(z chn)了一了一个个圆，这些圆叫一个个波阵面（波面）。个个圆，这些圆叫一个个波阵面（波面）。2. 波线波线 与各个波面垂直的线用来表示波的传播与各个波面垂直的线用来表示波的传播(

3、chunb)(chunb)方向，叫做波线。方向，叫做波线。 第6页/共29页第六页，共30页。波面波面波线波线第7页/共29页第七页，共30页。几种几种(j zhn)常见的波常见的波第8页/共29页第八页，共30页。第9页/共29页第九页，共30页。 克里斯蒂安克里斯蒂安惠更斯惠更斯(ChristianHaygen，16291695)荷兰物理学荷兰物理学家家(w l xu ji)、数学家、数学家、天文学家。天文学家。1629年出生年出生于海牙。于海牙。1655年获得法年获得法学博士学位。学博士学位。 惠更斯是与牛顿同一时代的科学家，是惠更斯是与牛顿同一时代的科学家，是历史历史(lsh)上最著名

4、的物理学家之一，他对上最著名的物理学家之一，他对力学的发展和光学的研究都有杰出的贡献，力学的发展和光学的研究都有杰出的贡献，在数学和天文学方面也有卓越的成就，是近在数学和天文学方面也有卓越的成就，是近代自然科学的一位重要开拓者。代自然科学的一位重要开拓者。第10页/共29页第十页，共30页。1. 惠更斯原理惠更斯原理(yunl)内容内容 介质中任一波面上的各点，都可以看做介质中任一波面上的各点，都可以看做发射发射(fsh)(fsh)子波的波源，其后任意时刻，这子波的波源，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。些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。2应用应用(yngyng)

5、如果知道某时刻一列波的某一波面位置，如果知道某时刻一列波的某一波面位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一还知道波速，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时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向。向。第11页/共29页第十一页，共30页。 某时刻波面某时刻波面，按照惠更，按照惠更斯原理斯原理面上的每一个点面上的每一个点都是子波的波源，在都是子波的波源，在t时间之后各子波的波面如时间之后各子波的波面如图中蓝色线所示，蓝色圆图中蓝色线所示，蓝色圆半径半径vt， 是这些子波是这些子波波面的包络面，就是原来波面的包络面，就是原来波面波面在时间在时间t后的新位后的新位置置

6、(wi zhi)。 表示新的波面仍是一个平表示新的波面仍是一个平面，向前传播了面，向前传播了vt的距的距离。离。平 面 波rr第12页/共29页第十二页，共30页。球面波同理球 面 波O1R2RVt第13页/共29页第十三页，共30页。第14页/共29页第十四页，共30页。1 生活生活(shnghu)中的反射现中的反射现象象（1）回声）回声(hushng)是声波的反射现象。是声波的反射现象。 原因是对着山崖或高墙说话，声波原因是对着山崖或高墙说话，声波(shn b)传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播。传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播。（2）夏日的雷声轰鸣不绝）夏日的雷声轰鸣不绝。原因

7、是声波在云层界面多次反射原因是声波在云层界面多次反射。第15页/共29页第十五页，共30页。（3）在空房间里讲话声音）在空房间里讲话声音(shngyn)更响亮。更响亮。 原因是：声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天原因是：声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生花板发生(fshng)反射时，由于距离近，原声与回声几反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳。人耳只能分开相差乎同时到达人耳。人耳只能分开相差0.1s以上的声音。以上的声音。所以，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通所以，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室房间里的慢帐、地毯

8、、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果。内的声响效果。（4）水波传到岸边也会发生反射）水波传到岸边也会发生反射(fnsh)现象。现象。第16页/共29页第十六页，共30页。2. 反射定律反射定律(fn sh dn l)的推导的推导 一列平面波到达两种介质的界面一列平面波到达两种介质的界面(jimin)(jimin)，入射波的传播方向与界面入射波的传播方向与界面(jimin)(jimin)有一定夹角。有一定夹角。 abc为入射波，为入射波，AB为入射波的一个为入射波的一个(y )波面，波面，AB为子波的包络面。为子波的包络面。cACBiiabbciiNNBAa第17页/共29页第十七页，共30

9、页。 在同一种介质在同一种介质(jizh)中同列波中同列波的波速相等，所以的波速相等，所以AA=BB。 AAB ABB 利用几何利用几何(j h)余角余角关系可得关系可得: i=iAAB=BBAcACBiiabbciiNNBAa推导推导第18页/共29页第十八页，共30页。3. 反射定律反射定律(fn sh dn l) 波的反射虽然是由机械波推导出来的波的反射虽然是由机械波推导出来的 ，但可以适用但可以适用(shyng)(shyng)于一切波，包括电磁于一切波，包括电磁波，所以光的反射也遵循同一定律。波，所以光的反射也遵循同一定律。 （1）反射线、入射线和界面的法线在）反射线、入射线和界面的法

10、线在同一平面内；反射线和入射线分别位于法同一平面内；反射线和入射线分别位于法线的两侧。线的两侧。 （2）反射角等于入射角，即）反射角等于入射角，即 （3）反射波的波长、频率、波速都跟）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。入射波相同。 ii 第19页/共29页第十九页，共30页。第20页/共29页第二十页，共30页。2. 折射角（r）1. 定义(dngy) ir界面介质I介质II法线 波从一种介质进入另一种介质时，波的传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播方向发生了改变的现象叫做(jiozu)波的波的折射。折射。 折射波的波线折射波的波线与两介质界面法线与两介质界

11、面法线的夹角的夹角(ji jio)r叫叫做折射角。做折射角。第21页/共29页第二十一页，共30页。由惠更斯原理，由惠更斯原理，A、B为同一为同一(tngy)波面上的波面上的两点两点irABCDirtv 1ADBDi sinADtv1ADACr sinADtv 221sinsinvvri3. 用惠更斯原理(yunl)解释波的折射tv 2 经经t后，后，B点发射的子波到达点发射的子波到达(dod)界面界面处处D点，点，A点的到达点的到达(dod)C点。点。第22页/共29页第二十二页，共30页。21sinsinvvri4. 折射(zhsh)定律 入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分

12、居法线两侧。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于(dngy)波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比。 波的折射波的折射(zhsh)(zhsh)定律虽然是由机械定律虽然是由机械波推导出来的波推导出来的 ，但可以适用于一切波，但可以适用于一切波，包括电磁波，所以光的折射包括电磁波，所以光的折射(zhsh)(zhsh)也遵也遵循同一定律。循同一定律。 第23页/共29页第二十三页，共30页。1 . 波面 任何振动状态相同的点组成(z chn)了一个个圆，这些圆叫一个个波阵面（波面）。 2 . 波线 与各个波面垂直的线用来表示波的传播方向，叫做波线。课堂小结波面和波线：波面和波线：第24页/

13、共29页第二十四页，共30页。 介质中任一波面上(min shn)的各点，都可以看做发射子波的波源，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。惠更斯原理：惠更斯原理：第25页/共29页第二十五页，共30页。1. 下述关于声波的传播速度中正确的说法是下述关于声波的传播速度中正确的说法是( ) A声波的频率越高，传播速度越大声波的频率越高，传播速度越大 B声波振幅越大，传播速度越大声波振幅越大，传播速度越大 C声波传播速度只由介质决定声波传播速度只由介质决定(judng) D在空气中声速约是在空气中声速约是340ms CD课堂练习第26页/共29页第二十六页，共30页。 2 . 空气

14、中的声速是空气中的声速是340ms，水中，水中声速是声速是1450m/s，在空气中波长，在空气中波长(bchng)为为1m的声波，在水中传播时的波长的声波，在水中传播时的波长(bchng)为为_，该声波在铁轨中传播，该声波在铁轨中传播时波长时波长(bchng)为为14.1m，那么在铁轨中，那么在铁轨中声速为声速为_。 4.2m 4794m/s 第27页/共29页第二十七页，共30页。3. 一列声波一列声波(shn b)由空气传到水中由空气传到水中( )A频率不变，波长变小频率不变，波长变小B频率不变，波长变大频率不变，波长变大C频率变小，波长变长频率变小，波长变长D频率变大，波长变大频率变大，波长变大B 第28页/共29页第二十八页，共30页。谢谢您的观看(gunkn)！第29页/共29页第二十九页，共30页。NoImage内容(ni