高中物理：12.4《波的反射和折射》课件(新人教选修34).ppt

第十二章第十二章 机械波机械波4、波的反射和折射、波的反射和折射2021/8/11 星期三11818世世纪，意大利教士兼生物学家斯帕，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜扎尼研究蝙蝠在夜间活活动时，发现蝙蝠是靠高蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物率的尖叫来确定障碍物的位置的。的位置的。这种尖叫声在每秒种尖叫声在每秒2 2万到万到1010万赫万赫兹之之间，我，我们的耳的耳朵对这样频率率范范围内的声波是听不到的。内的声波是听不到的。这样的声的声波称波称为超声波。蝙蝠超声波。蝙蝠发出超声波，然出超声波，然后借助物体反射回来的回声，就能判后借助物体反射回来的回声，就能判断出所接近的物体的大小、形状和运断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。方式。蝙蝠的蝙蝠的“眼睛眼睛”2021/8/11 星期三2隐形形飞机机F117F117雷达确定目雷达确定目标示意示意图雷达是利用无雷达是利用无线电波波发现目目标，并并测定其位置的定其位置的设备。由于无。由于无线电波具有恒速、定向波具有恒速、定向传播的播的规律，因此，当雷达波碰到律，因此，当雷达波碰到飞行目行目标(飞机、机、导弹）等）等时，一，一部分雷达波便会反射回来，根部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的据反射雷达波的时间和方位便和方位便可以可以计算出算出飞行目行目标的位置。的位置。由于一般由于一般飞机的外形比机的外形比较复复杂，总有有许多部分能多部分能够强烈反射雷达烈反射雷达波，因此整个波，因此整个飞机表面涂以黑色机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。的吸收雷达波的涂料。2021/8/11 星期三32021/8/11 星期三4一、波面和波一、波面和波线 v波波面面：同同一一时刻刻，介介质中中处于于波波峰峰或或波波谷的谷的质点所构成的面叫做波面点所构成的面叫做波面v波波线：用用来来表表示示波波的的传播播方方向向的的跟跟各各个个波面垂直的波面垂直的线叫做波叫做波线 2021/8/11 星期三5惠 更 斯C.Huygens荷荷兰物理学家物理学家(1629-1695)返回返回2021/8/11 星期三6二、惠更斯原理二、惠更斯原理波波动所到达的媒所到达的媒质中各点，都可以看作中各点，都可以看作为发射子波的波源，而后一射子波的波源，而后一时刻刻这些子些子波的包迹便是新的波波的包迹便是新的波阵。2021/8/11 星期三7三、惠更斯原理内容三、惠更斯原理内容 介介质中任一波中任一波阵面上的各点，面上的各点，都是都是发射子波的新射子波的新波源，其后任意波源，其后任意时刻，刻，这些子波的包些子波的包络面就是新的波面就是新的波阵面。面。根据惠更斯原理，只要知道某一根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波刻的波阵面，面，就可以确定下一就可以确定下一时刻的波刻的波阵面。面。v利用惠更斯原理可以由已知的波面通利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何几何作作图方法确定下一方法确定下一时刻的波面，从而确定波刻的波面，从而确定波的的传播方向。例如当波在均匀的各向同性介播方向。例如当波在均匀的各向同性介质中中传播播时，用上述作，用上述作图法求出的波面的几法求出的波面的几何形状何形状总是保持不是保持不变的。的。2021/8/11 星期三8t t时刻波面刻波面波波传播方向播方向t+t+t t时刻波面刻波面平面波平面波u tt+t球面波球面波2021/8/11 星期三9.t 时刻的波面t+t时刻的波面刻的波面子波波源子波波源tu 用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波前2021/8/11 星期三10 用惠更斯原理确定 下一时刻球面波的波前.子波波源子波波源t+t时刻刻的波面的波面t 时刻的波面tu2021/8/11 星期三11 四、波的反射 v波遇到障碍物会返回来波遇到障碍物会返回来继续传播，播，这种种现象叫做波的反射象叫做波的反射 2021/8/11 星期三122021/8/11 星期三13反射反射规律律 入射角（入射角（i i）和反射角（）和反射角（ii）：入射波的波）：入射波的波线与平面法与平面法线的的夹角角i i叫做入射角反射波的叫做入射角反射波的波波线与平面法与平面法线的的夹角角i i 叫做反射角叫做反射角 反射定律：入射反射定律：入射线、法、法线、反射、反射线在同一平在同一平面内，入射面内，入射线与反射与反射线分居法分居法线两两侧，反射，反射角等于入射角。角等于入射角。2021/8/11 星期三14v反射波的波反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同率、波速都跟入射波相同v波遇到两种介波遇到两种介质界面界面时，总存在反射存在反射 2021/8/11 星期三15练习1：某某人人想想听听到到自自己己发出出的的声声音音的的回回声声，若若已已知知声声音音在在空空气气中中的的传播播速速度度为340 m/s，那么它至少要离障碍物多，那么它至少要离障碍物多远?2021/8/11 星期三16五、波的折射 波的折射：波从一种介波的折射：波从一种介质进入另一种介入另一种介质时，波，波的的传播方向播方向发生了改生了改变的的现象叫做波的折射象叫做波的折射2021/8/11 星期三17 折射规律：1、折射角（r）：折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角 2021/8/11 星期三18 折射定律：入射折射定律：入射线、法、法线、折射、折射线在同一在同一平面内，入射平面内，入射线与折射与折射线分居法分居法线两两侧入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介在第一种介质中的速度跟波在第二种介中的速度跟波在第二种介质中的速度之比：中的速度之比：2021/8/11 星期三19折射波的折射波的频率、波速、波率、波速、波长与入射波的相等与入射波的相等吗？为何何？折射折射规律律 c：折射波的波速、波：折射波的波速、波长均均发生生 改改变 a：入射波波：入射波波线与折射波波与折射波波线及及 界面法界面法线在同一平面内；在同一平面内；b：折射波：折射波频率等于入射波率等于入射波频率率.波速不同波速不同传播方向改播方向改变2021/8/11 星期三20折射率：由于一定的介由于一定的介质中的波速是一定的，所以中的波速是一定的，所以是一个只与两种介是一个只与两种介质的性的性质有有关而与入射角度无关的常数，叫做第二种关而与入射角度无关的常数，叫做第二种介介质对第一种介第一种介质的折射率的折射率2021/8/11 星期三21 由惠更斯原理，由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点，同一波面上的两点，A、B点会点会发射子波，射子波，经 t后，后，B点点发射的子波到达界射的子波到达界面面处D点，点，A点的到达点的到达C点，点，证毕定理证明定理证明定理证明定理证明:2021/8/11 星期三22v当入射速度大于折射速度当入射速度大于折射速度时，折射角折向法，折射角折向法线.v当入射速度小于折射速度当入射速度小于折射速度时，折射角折离法，折射角折离法线.v当当垂垂直直界界面面入入射射时，传播播方方向向不不改改变，属属折折射射中的特例中的特例v在在波波的的折折射射中中，波波的的频率率不不改改变，波波速速和和波波长都都发生改生改变 v波波发生生折折射射的的原原因因：是是波波在在不不同同介介质中中的的速速度度不同不同 2021/8/11 星期三23波波的的反反射射规律律：1入射波波入射波波线反射波波反射波波线和法和法线在在 同一平面内同一平面内 反射角等于入射角反射角等于入射角定定义：波遇障碍物返回：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。播叫波的反射。小小 结规律：律：波波的的折折射射定定义：波从一种介：波从一种介质射入另一种介射入另一种介质时，传播播方向会方向会发生改生改变，这种种现象叫波的折射。象叫波的折射。入射波波入射波波线折射波波折射波波线和法和法线在同在同一平面内一平面内2021/8/11 星期三24 人体各个内人体各个内脏的表面的表面对超声波的反射能力是不同超声波的反射能力是不同的，健康内的，健康内脏和病和病变内内脏的反射能力也不一的反射能力也不一样平平常常说的的“B超超”就是根据内就是根据内脏反射的超声波反射的超声波进行造影，行造影，帮助医生分析体内的病帮助医生分析体内的病变的。的。“B超超”是亮度是亮度调制型超声制型超声诊断断仪的的简称。由于能在称。由于能在荧光屏上光屏上显示出断面示出断面图像，像，所以又称断面所以又称断面显像像仪。它所它所显示的示的图像具有与人体解剖位置直接像具有与人体解剖位置直接对应的特点，所的特点，所以十分直以十分直观，使用方便，使用方便，诊断正确率高。近年来，断正确率高。近年来，B型超型超声声显象象仪已被用于已被用于许多多脏器的器的检查，但，但脑和眼等部位的和眼等部位的辅助助检查仍以仍以A型型为主。主。B 超超2021/8/11 星期三25 谢谢观看！2021/8/11 星期三262021/8/11 星期三27