【物理】12.4《波的反射和折射》精品課件（新人教選修34）.ppt

第十二章機(jī)械波 4 波的反射和折射 18世紀(jì) 意大利教士兼生物學(xué)家斯帕蘭扎尼研究蝙蝠在夜間活動(dòng)時(shí) 發(fā)現(xiàn)蝙蝠是靠高頻率的尖叫來(lái)確定障礙物的位置的 這種尖叫聲在每秒2萬(wàn)到10萬(wàn)赫茲之間 我們的耳朵對(duì)這樣頻率范圍內(nèi)的聲波是聽(tīng)不到的 這樣的聲波稱(chēng)為超聲波 蝙蝠發(fā)出超聲波 然后借助物體反射回來(lái)的回聲 就能判斷出所接近的物體的大小 形狀和運(yùn)動(dòng)方式 蝙蝠的 眼睛 隱形飛機(jī)f 117 雷達(dá)確定目標(biāo)示意圖 雷達(dá)是利用無(wú)線(xiàn)電波發(fā)現(xiàn)目標(biāo) 并測(cè)定其位置的設(shè)備 由于無(wú)線(xiàn)電波具有恒速 定向傳播的規(guī)律 因此 當(dāng)雷達(dá)波碰到飛行目標(biāo) 飛機(jī) 導(dǎo)彈 等時(shí) 一部分雷達(dá)波便會(huì)反射回來(lái) 根據(jù)反射雷達(dá)波的時(shí)間和方位便可以計(jì)算出飛行目標(biāo)的位置 由于一般飛機(jī)的外形比較復(fù)雜 總有許多部分能夠強(qiáng)烈反射雷達(dá)波 因此整個(gè)飛機(jī)表面涂以黑色的吸收雷達(dá)波的涂料 一 波面和波線(xiàn) 波面 同一時(shí)刻 介質(zhì)中處于波峰或波谷的質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成的面叫做波面 波線(xiàn) 用來(lái)表示波的傳播方向的跟各個(gè)波面垂直的線(xiàn)叫做波線(xiàn) 惠更斯 c huygens 荷蘭物理學(xué)家 1629 1695 返回 二 惠更斯原理 波動(dòng)所到達(dá)的媒質(zhì)中各點(diǎn) 都可以看作為發(fā)射子波的波源 而后一時(shí)刻這些子波的包跡便是新的波陣 介質(zhì)中任一波陣面上的各點(diǎn) 都是發(fā)射子波的新波源 其后任意時(shí)刻 這些子波的包絡(luò)面就是新的波陣面 根據(jù)惠更斯原理 只要知道某一時(shí)刻的波陣面 就可以確定下一時(shí)刻的波陣面 利用惠更斯原理可以由已知的波面通過(guò)幾何作圖方法確定下一時(shí)刻的波面 從而確定波的傳播方向 例如當(dāng)波在均勻的各向同性介質(zhì)中傳播時(shí) 用上述作圖法求出的波面的幾何形狀總是保持不變的 平面波 球面波 用惠更斯原理確定下一時(shí)刻平面波的波前 用惠更斯原理確定下一時(shí)刻球面波的波前 四 波的反射 波遇到障礙物會(huì)返回來(lái)繼續(xù)傳播 這種現(xiàn)象叫做波的反射 反射規(guī)律 入射角 i 和反射角 i 入射波的波線(xiàn)與平面法線(xiàn)的夾角i叫做入射角 反射波的波線(xiàn)與平面法線(xiàn)的夾角i 叫做反射角 反射定律 入射線(xiàn) 法線(xiàn) 反射線(xiàn)在同一平面內(nèi) 入射線(xiàn)與反射線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側(cè) 反射角等于入射角 反射波的波長(zhǎng) 頻率 波速都跟入射波相同 波遇到兩種介質(zhì)界面時(shí) 總存在反射 練習(xí)1 某人想聽(tīng)到自己發(fā)出的聲音的回聲 若已知聲音在空氣中的傳播速度為340m s 那么它至少要離障礙物多遠(yuǎn) 五 波的折射 波的折射 波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí) 波的傳播方向發(fā)生了改變的現(xiàn)象叫做波的折射 折射規(guī)律 1 折射角 r 折射波的波線(xiàn)與兩介質(zhì)界面法線(xiàn)的夾角r叫做折射角 折射定律 入射線(xiàn) 法線(xiàn) 折射線(xiàn)在同一平面內(nèi) 入射線(xiàn)與折射線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側(cè) 入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比 折射波的頻率 波速 波長(zhǎng)與入射波的相等嗎 為何 折射規(guī)律 波速不同 傳播方向改變 折射率 由于一定的介質(zhì)中的波速是一定的 所以 是一個(gè)只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)而與入射角度無(wú)關(guān)的常數(shù) 叫做第二種介質(zhì)對(duì)第一種介質(zhì)的折射率 由惠更斯原理 a b為同一波面上的兩點(diǎn) a b點(diǎn)會(huì)發(fā)射子波 經(jīng) t后 b點(diǎn)發(fā)射的子波到達(dá)界面處d點(diǎn) a點(diǎn)的到達(dá)c點(diǎn) 證畢 定理證明 當(dāng)入射速度大于折射速度時(shí) 折射角折向法線(xiàn) 當(dāng)入射速度小于折射速度時(shí) 折射角折離法線(xiàn) 當(dāng)垂直界面入射時(shí) 傳播方向