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1、第十二章第十二章 机械波机械波四、波的反射和折射四、波的反射和折射2021/8/9 星期一1【演示演示】在水槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片在水槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片上，当金属片振动时，金属丝周期性的触动水面，形成上，当金属片振动时，金属丝周期性的触动水面，形成波源，观察现象。波源，观察现象。画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰和波谷画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰和波谷2021/8/9 星期一2一、波面和波线一、波面和波线 与各个波面垂直的线用来表示波的传播方向，叫做波线(1)波面：任何振动状态相同的点组成了一个个圆，这些圆叫一个个波阵面（波面）(2)波线：2021/8/9
2、 星期一3内容：内容：以球面波为例：以球面波为例：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面以平面波为例：以平面波为例：2 2应用应用:如果知道某时刻一列波的某一波面位置，还知道波速，利如果知道某时刻一列波的某一波面位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向例如当波在均匀的各向同性介质中传播时，波面的传播方向例如当波在均匀的各向同性介质中传播时，波面的几何形状总是保持不变的。的几何形状总是保持不变的。二、惠更斯原理二、惠更斯原理2021/
3、8/9 星期一4惠 更 斯C.Huygens荷兰物理学家荷兰物理学家(1629-1695)2021/8/9 星期一5.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tu 用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面2021/8/9 星期一6用惠更斯原理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tu2021/8/9 星期一7演演 示示观察水波的反射观察水波的反射 在水槽的一端放置振动发生器，它的窄条形平板能在水槽的一端放置振动发生器，它的窄条形平板能够周期性地打击水面，产生水波。可以看到，水波传播够
4、周期性地打击水面，产生水波。可以看到，水波传播到挡板后被反射出去。到挡板后被反射出去。2021/8/9 星期一8 三、波的反射三、波的反射 1 1、定义：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象、定义：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射叫做波的反射 2 2、反射定律：、反射定律：（1 1）入射线、法线、反射线在）入射线、法线、反射线在同一平面同一平面内，入射线内，入射线与反射线分居与反射线分居法线两侧法线两侧，反射角，反射角等于等于入射角。入射角。（2）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（3）波遇到两种介质界面时，总存在反射）波遇到两种
5、介质界面时，总存在反射 3、用惠更斯原理解释波的反射现象、用惠更斯原理解释波的反射现象2021/8/9 星期一9四、波的折射 1、波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波、波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射 2、折射定律、折射定律：（1 1）入射线、法线、折射线在）入射线、法线、折射线在同一平面同一平面内，入内，入射线与折射线射线与折射线分居法线两侧分居法线两侧入射角的正弦入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比：的速度跟波在第
6、二种介质中的速度之比：2021/8/9 星期一10思考：思考：折射波的频率、波速、波长与入射波的相等折射波的频率、波速、波长与入射波的相等吗？为何吗？为何？折射规律折射规律 c：折射波的波速、波长均发生：折射波的波速、波长均发生 改变改变 a：入射波波线与折射波波线及：入射波波线与折射波波线及 界面法线在同一平面内；界面法线在同一平面内；b：折射波频率等于入射波频率：折射波频率等于入射波频率.3、折、折 射率：射率：由于一定的介质中的波速是一定的，所以由于一定的介质中的波速是一定的，所以是一个只与两种介质的性质有关而与入射角度无是一个只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数，叫做关的常数，
7、叫做第二种介质对第一种介质的折射率第二种介质对第一种介质的折射率2021/8/9 星期一11当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线.当当垂垂直直界界面面入入射射时时，传传播播方方向向不不改改变变，属属折折射射中的特例中的特例在在波波的的折折射射中中，波波的的频频率率不不改改变变，波波速速和和波波长长都发生改变都发生改变 波波发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质中中的的速速度度不同不同 2021/8/9 星期一12波波的的反反射射规律规律：1入射波波线
8、反射波波线和法线在入射波波线反射波波线和法线在 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义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。小结小结规律规律：波波的的折折射射定义：定义：波从一种介质射入另一种介质时，传播波从一种介质射入另一种介质时，传播方向会发生改变，这种现象叫波的折射。方向会发生改变，这种现象叫波的折射。入射波波线折射波波线和法线在同入射波波线折射波波线和法线在同一平面内一平面内2021/8/9 星期一13观察水波的折射观察水波的折射 在水槽中放入一块厚玻璃板，注意使它的一条边不与在水槽中放入一块厚玻璃板，注意使它的一条边不与波传来方向垂直。然后加水，使水面高过玻璃板。接通电波传来方向垂直。然后加水，使水面高过玻璃板。接通电源产生水波，观察水波经过水深不同的区域时传播方向的源产生水波，观察水波经过水深不同的区域时传播方向的变化。变化。演演 示示2021/8/9 星期一142021/8/9 星期一15