3.2 波的反射和折射 课件-2025-2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

null我们在近处制造一处较浅水的区域。 初中你就学过光是一种波，而且知道光波从空气射向水面会发生反射。这个视频我就用惠更斯原理来判断一下波反射的时候入射角和反射角的关系。以一束平面波为例，AB是这列波的一个波面。显然ABC3条波线中，A先到达界面A一撇，将它与界面的焦点A看作新的波源发射子波子波的速度与原波速相同，都用V表示，经过T1时间子波传播到这儿。C到达界面C撇处B传播到这儿，它们的传播时间相同，距离也就相同，都是V乘以T1。此后再经过T2时间B到达界面B撇处，通过的路程是V乘以T2。相同时间C的子波传播到这儿，传播距离也一定是VT2。而I的子波继续传播到这儿，距离与它们相同。此时它们的子波波罗面就是B撇。A撇也就是反射后新的波面，分别从AC撇、B撇向波面A撇、B撇做垂线，这三条垂线就是反射波的波线，在这两个位置分别做法线，那么这两个角就是波的入射角，而这个角就是反射角。因为拨面和波线总是垂直的，所以这两角都是直角。对于这两个直角三角形，这一条边和这一条边都是V乘以T1加上V乘以T2，而这条是公共边也相等。那么这两个直角三角形就是全等的，对应的这两个角就是相等的。而入射角和这个角互余，反射角和这个角互余，这样就可以证明波的反射角等于入射角，证明了反射角和入射角相等。再来看波的几个物理量如何变化。因为波在反射过程中一直是在同种介质中传播，所以波的波速、频率、波长均不会变化。好了，这个视频我就跟你讲了，波的反射利用灰公司原理证明了反射角等于入射角。同时在波的反射过程中，波速、频率、波长均不会改变。怎么样都听明白了吗？明白了就去刷题闯关去吧。 这个视频我给你讲一下如何用会更斯原理分析波的折射。你已经知道折射现象是发生在波由一种介质进入另一种介质的时候，而波在不同介质中的速度并不相同。假设一列平面波在介质一中的波速是V1，在介质二中的波速是V2，且V一大于V2。当这列波传播到波面AB时，这一条波线到达界面A点形成了新的子波源，而这一条波线需要再经过时间梯，它还传播到界面处C点这一段长度等于波在介质一中的波速乘以时间，就是V1T在这一段时间里，A的子波在介质二中已经传播到这儿，传播距离是波在介质二中的波速乘以时间，也就是V2T最后再看这样一条波线，它在第一时间内，现在借着一种传播到达界面时，这个点被看作新的磁波源，剩余的时间在介质二中传播到这儿。这样它就是折射后的包络面，也就是折射后的坡面，分别从三个四包源向波面做垂线。这三条就是折射后的波线，过A点做法线，那这个角就是入射角I这个角就是折射角R接下来使用正弦函数来找出入射角和折射角的关系。首先因为入射角和这个角互余，且角阿尔法也与这个角互余，所以sine a等于sine阿尔法就等于BC比AC把它记到式子里。再来看反射角R它与贝塔互余，所以sine 2等于cosine，贝塔就等于AE比上AC同样记到式子里，再用sine I除以sine r约掉AC等于BC比AE从图中来看，BC的距离是V一T而IE的距离与这段距离相同，也是V2T将他们带到式子中，结果就是V一比V2。因为V一大于V2，所以sine a就大于sine 2，其入射角就大于折射角。从图中来看，就是入射波线比折射后的波线离法线更远。利用汇工资原理来解释，就是因为波在介质二中比在介质一中的波速小，所以相同时间传播的距离AE就小于BC折射后的波线就会更靠近法线。那如果V二大于V1，在相同时间里A字波传播的距离就会大于BC折射后他们的波线就会向这个方向偏折，这样反而是入射波线更靠近法线了。不难看出，波速的变化是折射现象的根本原因。那折射过程中除了波速发生改变，波长和频率是否改变呢？首先频率是由波源决定，所以频率不会变。其次有公式，波速等于频率乘以波长可知。既然波速改变了，那么波长就一定会变好了。这个视频我就给你讲了波的折射，用惠更斯原理分析了折射现象。你只要知道折射现象的本质是介质不同引起的波速变化，最终导致波的传播方向发生改变，而且入射角和折射角满足这个式子，最后在折射过程中除了波速还有波长也会发生变化。怎么样？都明白了吗？明白了就开始刷题去吧。 null 通过构建光线物理模型，分析、解释有关反射、折射的现象。 02 通过观察及生活现象，知道机械波的反射和折射特点，掌握回声测距的方法。 01 重点 重点 为什么会有这个现象呢？ 在北京天坛公园内，有一处著名的古建筑—回音壁。一个人对着墙说话，声波会沿着墙壁传到一二百米远处被另一个人听到，而且声音悠长，非常神奇。 公司logo 公司logo 情境导入 01 波的反射 波阵面(波面)：波源发出的波经过相同传播时间到达各点组成的面 波线：用来表示波的传播方向的线 波面和波线 球面和平面 波线与各个波面总是垂直的 波面 波线 波面 波线 公司logo 公司logo 核心知识 波从一种介质传播到另一种介质表面时，会发生什么现象呢？ 公司logo 公司logo 观察与思考 波从一种介质传播到另一种介质表面时，返回原来介质传播的现象。 波的反射 反射定律： i i' 反射波的波线、入射波的波线和法线在同一平面内，反射波的波线和入射波的波线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。 公司logo 公司logo 核心知识 在波的反射现象中，反射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？ 反射波和入射波的频率都与波源的频率相同 反射时波在同种介质中传播 波速相同 由v=λf 知，波长相同 公司logo 公司logo 思考与讨论 (1)波线一定是平行直线。(　　) (2)波线有时候与波面垂直，有时候与波面平行。(　　) (3)同一波源的不同波面上的各点振动周期相同。(　　) (4)波在均匀介质中传播时，波线保持为直线。(　　) × × √ √ 辨析 1.某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为340 m/s，在海水中的波长为4.5 m。 (1)求该波的频率和在海水中的波速。 340 Hz　1 530 m/s　 (2)若物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声，则海水深为多少？ 382.5 m (3)在(2)问的海水深度下，若物体以5 m/s的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声(结果保留三位有效数字)？ 0.498 s 例题 (1)由f=得f= Hz=340 Hz。 因波的频率不变，则在海水中的波速为v海=λf=4.5×340 m/s=1 530 m/s。 (2)入射和反射声波用时相同，则海水深为s=v海=1 530× m=382.5 m。 (3)物体与声音运动的过程示意图如图所示。 设听到回声的时间为t， 则v物t+v海t=2s。 代入数据解得t≈0.498 s。 声源不动时，声波遇到静止障碍物会被反射回来继续传播 回声测距 声源 障碍物 v声 设经过时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s=v声 入射波 反射波 同一介质中 波速相同 传播距离一样 用的时间相等 公司logo 公司logo 总结提升 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，声波遇到障碍物经时间t返回 声源 障碍物 v声 v 声源发声时障碍物到声源的距离为s=(v声+v) 公司logo 公司logo 总结提升 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，声波遇到障碍物经时间t返回 声源发声时障碍物到声源的距离为s=(v声-v) 障碍物 声源 v声 v 公司logo 公司logo 总结提升 02 波的折射 波从一种介质传播到另一种介质表面时，会发生波的反射现象。如果是从一种介质进入另一种介质中传播又会出现什么现象呢？ 公司logo 公司logo 观察与思考 波的折射 波从一种介质进入另一种介质时传播方向发生偏折的现象 波的折射规律： = 原因是波在不同介质中的传播速度不同 公司logo 公司logo 核心知识 波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。 如果从介质1到介质2，波速、频率和波长是否发生变化？怎样变化？ 频率不变，波速和波长发生改变， 从介质1到介质2波速减小波长变短。 波的折射规律： = 公司logo 公司logo 思考与讨论 (1)一切波都能发生折射现象。(　　) (2)发生折射时，波的传播方向一定会发生改变。(　　) (3)波发生折射时，波长、频率和波速都会发生变化。(　　) √ × × 辨析 2.一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m。当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若介质Ⅰ中的声速是340 m/s。 (1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率。 1 700 Hz　 (2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度大小。 1 020 m/s 例题 (1)声波在介质Ⅰ中传播时， 由v1=λ1f得f== Hz=1 700 Hz。 由于同一种声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1 700 Hz。 (2)声波在介质Ⅱ中的传播速度为v2=λ2f=0.6×1 700 m/s=1 020 m/s。 波在反射与折射的对比   波的反射 波的折射 传播方向 改变 可能改变，可能不变 频率 f 不变 不变 波速 v 不变 改变 波长 λ 不变 改变 公司logo 公司logo 总结提升 惠更斯原理解释波的反射和折射（选用） 拓展 波的反射和折射 波的反射　 波的折射 波面 波线 波的传播方向，垂直于波面 球面波 平面波 在界面反回原来介质传播 反射定律 三线共面，两线分侧，两角相等 在界面进入另一介质传播 ＝ 频率不变，波速变化则波长变化 i i' 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf57.83.100 学科网版权所有 $null