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1、惠更斯原理波的反射与折射资料 从波源发出的波经过同一传播时间而到达的各点所组成的面，叫做波面波面，最前面的波面叫做波前波前.波面是平面的波称为平面波平面波；波面是圆（球）形的波称为圆（球）波形圆（球）波形.从波源沿着波的传播方向画出的带箭头的线称为波线波线，它表示波动的传播方向.平面波的波线是垂直于波面的平行线，圆形波的波线是沿着以波源为中心的半径方向向外的射线.波面波线波面波线 从实验中可以看到：在直线波纹的水波传播过程中，到达一个宽度与波长相差不多的狭缝时，水波穿过了狭缝，狭缝后面的波纹呈圆形，以狭缝为圆心沿半径方向向周边传去，好像狭缝就是波源一样，如图2-4-2所示.荷兰物理学家惠更斯惠
2、更斯研究波的现象时，于1690年提出：波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的波源，从这些波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的波源，从这些点发出球面形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的包络点发出球面形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的包络面就是新的波前面就是新的波前.这就是惠更斯原理.(Christian Huygens 16291695)(Christian Huygens 16291695)(Christian Huygens 16291695)(Christian Huygens 16291695)荷兰物理学家、数学家、天文学家。荷兰物理学家、数学家、天文学家。荷兰物理学家、数学
3、家、天文学家。荷兰物理学家、数学家、天文学家。1629162916291629年出生于海牙。年出生于海牙。年出生于海牙。年出生于海牙。1655165516551655年获得法学博士学位。年获得法学博士学位。年获得法学博士学位。年获得法学博士学位。1663166316631663年年年年成成成成为为为为伦伦伦伦敦敦敦敦皇皇皇皇家家家家学学学学会会会会的的的的第第第第一一一一位位位位外外外外国国国国会会会会员员员员。克克克克里里里里斯斯斯斯蒂蒂蒂蒂安安安安惠惠惠惠更更更更斯斯斯斯是是是是与与与与牛牛牛牛顿顿顿顿同同同同一一一一时时时时代代代代的的的的科科科科学学学学家家家家，是是是是历历历历史史史
4、史上上上上最最最最著著著著名名名名的的的的物物物物理理理理学学学学家家家家之之之之一一一一，他他他他对对对对力力力力学学学学的的的的发发发发展展展展和和和和光光光光学学学学的的的的研研研研究究究究都都都都有有有有杰杰杰杰出出出出的的的的贡贡贡贡献献献献，在在在在数数数数学学学学和和和和天天天天文文文文学学学学方方方方面面面面也也也也有有有有卓卓卓卓越的成就，是近代自然科学的一位重要开拓者。越的成就，是近代自然科学的一位重要开拓者。越的成就，是近代自然科学的一位重要开拓者。越的成就，是近代自然科学的一位重要开拓者。克里斯蒂安克里斯蒂安惠更斯惠更斯 根据这一原理，我们可以用几何作图的方法，由已知的
5、某一时刻波前确定下一时刻波前，从而确定波的传播方向，所以惠更斯原理又叫做惠更惠更斯原理又叫做惠更斯作图法斯作图法.在图2-4-3中，应用惠更斯原理，用作图法描绘了平面波、球形波的传播情况.在图中波的传播速度为v，t时刻的波前用紫线表示，以波前上的每一点为球心，以vt为半径，作出的小球面表示子波，这些子波的包络面，即为t+t时刻的波前，图中用蓝线表示.球面波球面波波源波源.平面波平面波.传传播播方方向向t t+t t 波面波面t t 波面波面传传播播方方向向t t 波面波面t t+t t 波面波面u tu t.t 时刻的波面时刻的波面t+t时刻的波面时刻的波面子波波源子波波源tv 用惠更斯原理确
6、定下一时刻平面波的波面确定下一时刻球面波的波面确定下一时刻球面波的波面.子波波源子波波源t+t时刻时刻的波面的波面t 时刻时刻的波面的波面tv二、波的反射二、波的反射 波在传播的过程中，遇到两种介质的分界面时返回到原介质继续传播的现象叫做波的反射反射.如图2-4-4所示，在介质中有一列平面波，其波速为v1，在t1时刻波前AE与分界面相遇于A点，t2时刻波前上的B点与分界面相遇于C点.应用惠更斯作图法，可由已知的入射波的波前，求出反射波的波前，从而求出反射线（即反射波线），并得到波的反射定律.其步骤如下：（1）标明通过两种介质分界面XY上A、C两点的法线N1N1、N2N2，画出入射波的波前AB和
7、垂直于它的入射波线PA、QC.（2）画出子波波前.从A到C中间点的子波在t2时刻的波前的半径将依次减小，在C点为零，在图中用绿线表示.（3）画出各子波波前的包络面，即反射波的波前.作在t2时刻各子波波前的切面CD，CD就是子波的包络面，即为反射波的波前.（4）作出反射线，即垂直于反射波波面的直线.入射点A与切点D相连，AD即为反射线，与法线的夹角i为反射角.通过以上的步骤的分析，我们可以得到波的反射遵循的规律，即为反射定律.因为我们在同一介质中波速相等，所以入射波速与反射波速相同，以v1表示.图中AD等于A点发出的子波在t2时刻的半径.BC为入射波在t2-t1时间内传播的距离.所以 在RtAD
8、C和RtABC中，因为 所以 ，因为 得入射波的波面入射波的波面反射波的波面反射波的波面入射波的波线入射波的波线反射波的波线反射波的波线反射定律：当波传播到两种介质的交界处发生反射时，入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分别位于法线两侧，而且反射角等于入射角；反射波的波长、频率和波速都与入射波相同.反射定律反射定律三、波的折射三、波的折射 波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫做波的折射折射.波发生折射的原因是在不同介质中波的速度不同.惠更斯作图法也可以描绘波的折射（图2-4-5），由已知的入射波波前求出折射波波前，并由此得出波的折射定律折射定律：
9、波在介质中发生折射时，入射线、法线、折射线（即折射波线）在同一平面内，入射线与折射线分别位于法线两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在第一种介质中传播速度跟波在第二种介质中的传播速度之比.对给定的两种介质，该比值为常数.CAiiBDrr入射波的波面入射波的波面折射波的波面折射波的波面折射定律折射定律 从上式中，可以知道：当v1v2时，ir，即折射线偏向法线；当v1v2时，ir，即折射线偏离法线；当垂直界面入射（i=0）时，r=0，波的传播方向不变，是折射中的特殊情况.在折射中，波的频率保持不变，波速和波长都会发生变化，根据 ，当波进入新的介质后，若波速增大，则波长变大；若波速减小，则
10、波长减小.波面和波线波面和波线波面和波线波面和波线波的反射波的反射波的反射波的反射惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理波的折射波的折射波的折射波的折射波面波面波面波面：从波源发出的波经过同一传播时间而达到的从波源发出的波经过同一传播时间而达到的从波源发出的波经过同一传播时间而达到的从波源发出的波经过同一传播时间而达到的各点所组成的面叫做波面。各点所组成的面叫做波面。各点所组成的面叫做波面。各点所组成的面叫做波面。注意：同一波面上各质点振动状态相同的注意：同一波面上各质点振动状态相同的注意：同一波面上各质点振动状态相同的注意：同一波面上各质点振动状态相同的波前：波前：波前：波前：最前面的波面
11、叫最前面的波面叫最前面的波面叫最前面的波面叫波前波前波前波前波线：波线：波线：波线：表示表示表示表示波的传播方向波的传播方向波的传播方向波的传播方向的，跟各个波面垂直的线的，跟各个波面垂直的线的，跟各个波面垂直的线的，跟各个波面垂直的线特点：波线与波面互相垂直特点：波线与波面互相垂直波波波波在在在在传传传传播播播播过过过过程程程程中中中中所所所所到到到到达达达达的的的的每每每每一一一一点点点点都都都都可可可可以以以以看看看看作作作作是是是是新新新新的的的的波波波波源源源源，从从从从这这这这些些些些点点点点发发发发出出出出球球球球面面面面形形形形状状状状的的的的子子子子波波波波，其其其其后后后后
12、任任任任一一一一时时时时刻刻刻刻这这这这些些些些子子子子波波波波波波波波前前前前的的的的包包包包络络络络面面面面就就就就是是是是新新新新的的的的波波波波前前前前。这这这这就就就就是是是是惠惠惠惠更斯原理更斯原理更斯原理更斯原理内内容容：入入射射线线、法法线线、反反射射线线在在同同一一平平面面内内，入入射射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。注意：注意：反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同拆拆射射定定律律：（1）波波在在介介质质中中发发生生折折射射时时，入入射射线线、法法线线、折折射射线线在在同同一一平平面面
13、内内，入入射射线线和和折折射射线线分分别别位于法线两侧（位于法线两侧（2）在波的折射中，频率不变，波速和波长都发生改变。在波的折射中，频率不变，波速和波长都发生改变。生活中波的反射现象的思考1回声是声波的反射现象回声是声波的反射现象 对对着着山山崖崖或或高高墙墙说说话话，声声波波传传到到山山崖崖或或高高墙墙时时，会会被反射回来继续传播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 声波在云层界面多次反射声波在云层界面多次反射3在空房间里讲话感觉声音响在空房间里讲话感觉声音响 声声波波在在普普通通房房间间里里遇遇到到墙墙壁壁，地地面面，天天花花板板发发生生反反射射时时，由由于于距距离
14、离近近，原原声声与与回回声声几几乎乎同同时时到到达达人人耳耳人人耳耳只只能能分分开开相相差差0.1s以以上上的的声声音音所所以以，在在房房间间里里听听不不到到回回声声，人人在在房房间间里里讲讲话话感感觉觉声声音音比比在在野野外外大大，而而普普通通房房间间里里的的幔幔帐帐、地地毯毯、衣衣物物等等会会吸吸收收声声波波，会会影影响室内的声响效果响室内的声响效果雷达和隐形飞机：雷达和隐形飞机：雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位雷达是利用无线电波发现目标，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，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当雷达波
15、碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射反射回来，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的位置。由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够标的位置。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，因此整个隐形飞机强烈反射雷达波，因此整个隐形飞机F117飞机表面涂以黑色的飞机表面涂以黑色的吸收雷达波吸收雷达波的涂料。的涂料。B超超 人体各个内脏的表面对超人体各个内脏的表面对超声波的反射能力是不同的，健声波的反射能力是不同的，健康内脏和病变内脏的反射能力康内脏和病变内脏的反射能力也
16、不一样平常说的也不一样平常说的“B超超”就就是根据是根据内脏反射的超声波内脏反射的超声波进行进行造影造影，帮助医生分析体内的病，帮助医生分析体内的病变的。变的。“B超超”是亮度调制型超声诊断是亮度调制型超声诊断仪的简称。由于能在荧光屏上仪的简称。由于能在荧光屏上显示出断面图像，所以又称断显示出断面图像，所以又称断面显像仪。面显像仪。它所显示的图像具有与人体解剖位置直接对应的特点，所它所显示的图像具有与人体解剖位置直接对应的特点，所以十分直观，使用方便，诊断正确率高。近年来，以十分直观，使用方便，诊断正确率高。近年来，B型超型超声显象仪已被用于许多脏器的检查，但脑和眼等部位的辅声显象仪已被用于许
17、多脏器的检查，但脑和眼等部位的辅助检查仍以助检查仍以A型为主。型为主。蝙蝠的蝙蝠的“眼睛眼睛”：18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠是靠高频率的尖叫来确尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。这种尖叫声在每秒定障碍物的位置的。这种尖叫声在每秒2万到万到10万赫兹之间，万赫兹之间，我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波称为超声波。波称为超声波。蝙蝠发出超声波，然后借助物体反射回来的蝙蝠发出超声波，然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、形状和运动方式回声，就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢