2018-2019学年高中物理鲁科版选修3-4（课件+教师用书）：第2章 第2节 (2份打包)

第2节　波的反射和折射 惠 更 斯 原 理 [先填空] 1．波面和波线 (1)波面：从波源发出的波，经过同一传播时间到达的各点所组成的面，如图2­2­1所示． 球面波　　　　　　　平面波 甲　　　　　　　　　　乙 图2­2­1 (2)波线：用来表示波的传播方向的线，波线与各个波面总是垂直的． 2．波的分类 (1)球面波：波面是球面的波．如空气中的声波． (2)平面波：波面是平面的波．如水波． 3．惠更斯原理 (1)内容：介质中波阵面上的每一个点，都可以看成一个新的波源，这些新波源发出子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的波面． (2)包络面：某时刻与所有子波波面相切的曲面． [再判断] 1．只有平面波的波面才与波线垂直．(×) 2．任何波的波线与波面都相互垂直．(√) 3．任何波的波线都表示波的传播方向．(√) [后思考] 波面一定是平面吗？根据如图2­2­2思考波线与波面的关系是怎样的． 图2­2­2 【提示】　波面不一定是平面．波线与波面互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线可确定波面． [核心点击] 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． 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．同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定不同 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 E．波面可以表示波的传播方向 【解析】　按照惠更斯原理：波面是由振动情况完全相同的点构成的面，而不同波面上质点的振动情况可能相同，如相位相差2π整数倍的质点的振动情况相同，故A对，B错．由波面和波线的概念，不难判定C、D正确．只有波线才能表示波的传播方向，E错误．故正确答案为A、C、D. 【答案】　ACD 2．下列叙述中正确的是(　　) 【导学号：78510019】 A．空间点波源发出的球面波，其波面是一个球面，波线就是以波源为圆心的同心圆 B．平面波的波线是一条直线，其波线相互平行 C．根据惠更斯原理，波面各点都可看作一个子波源，子波前进的方向的包络面就是该时刻的波面 D．利用惠更斯原理，只要知道t时刻波面的位置和波速，就可确定t＋Δt时刻波面的位置 E．不同波面上的质点振动情况一定不相同 【解析】　球面波的波线沿球面的半径方向，A错误．平面波的波线是一条直线，由于波线与波面垂直，故平面波的波线相互平行，B正确．由惠更斯原理可知，C正确．利用惠更斯原理，只要知道t时刻波面的位置和波速，就可确定另一时刻波面的位置，D正确．不同波面上质点的振动情况可能相同，如相位差相差2π整数倍的质点的振动情况相同，故E错误． 【答案】　BCD 利用惠更斯原理解释波的传播的一般步骤 1．确定一列波某时刻一个波面的位置． 2．在波面上取两点或多个点作为子波的波源． 3．选一段时间Δt. 4．根据波速确定Δt时间后子波波面的位置． 5．确定子波在波前进方向上的包络面，即为新的波面． 6．由新的波面可确定波线及其方向． 波 的 反 射 和 折 射 [先填空] 1．波的反射 (1)反射现象：波遇到障碍物时会返回来继续传播的现象． (2)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的两侧；反射角等于入射角． 2．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，传播方向发生偏折的现象． (2)折射定律：，式中v1和v2分别是波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速． ＝ [再判断] 1．反射波的频率、波速与入射波相同．(√) 2．折射波的频率、波速与入射波相同．(×) 3．发生波的折射时，折射角的大小一定和入射角成正比. (×) [后思考] 人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁．你能说出其中的道理吗？ 图2­2­3 【提示】　当用手附在耳旁时，手就可以反射一部分声波进入人耳，以提高耳的接收能力． [核心点击] 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： 波现象 波的反射 波的折射 传播方向 改变　i＝i′ 改变r≠i 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ 不变 改变 2.回声测距 当声源不动时