《波的反射和折射》

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1、福 建 省 罗 源 第 一 中 学 我 们 身 边 的 物 理夏 天 的 雷 声 ！ 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 蝙 蝠 的 “ 眼 睛 ” ： 18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 确定 障 碍 物 的 位 置 的 。 这 种 尖 叫 声 在 每 秒 2万 到 10万 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 声波 称 为 超 声 波 。 蝙 蝠 发 出 超 声 波 ， 然 后

2、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 。 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 隐 形 飞 机 F 117雷 达 确 定 目 标示 意 图 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 ， 当 雷 达 波 碰 到 飞行 目 标 (飞 机 、 导 弹 ） 等 时 ， 一部 分 雷 达 波 便 会 反 射 回 来 ， 根据 反 射 雷 达 波 的 时 间 和 方 位 便可 以

3、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 强 烈 反 射 雷 达波 ， 因 此 整 个 飞 机 表 面 涂 以 黑 色的 吸 收 雷 达 波 的 涂 料 。 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 波 的 反 射 和 折 射 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 还 记 得 小 时 候 向 水 中 扔 石 子 吗 ？ 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 一 、 波 动 中 的 几 个 概 念1. 波 面 ： 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

4、 做 波 面 。平 面 波 球 面 波 O 3. 波 线 ： 从 波 源 发 出 沿 着 波 的 传 播 方 向 画 出 的 带 箭 头 的 线 称为 波 线 ， 它 表 示 波 动 的 传 播 方 向 。 波 线 与 波 面 垂 直t 时 刻 的 波 前 t +t 时 刻 的 波 前最 前 面 的 波 面 叫 做 波 前 。2. 波 前 ： 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 一 .惠 更 斯 原 理 ：介 质 中 任 一 波 面 上 的 各 点 ， 都 可以 看 作 发 射 子 波 的 波 源 ， 而 后 任意 时 刻 ， 这 些 子 波 在 波 前 进 方 向的 包 络 面 便 是 新

5、的 波 面 。 荷 兰 物 理 学 家 惠 更 斯 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 惠 更 斯 原 理1.介 质 中 任 一 波 面 上 的 各 点 ， 都 可 看 作发 射 子 波 的 波 源 ； 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 惠 更 斯 原 理2.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 。子 波 波 源 t 后 的 波 面t 时 刻的 波 面包 络 面 ： 与 一 族曲 面 相 切 的 曲 面 。 tv波 的 传 播 方 向 ？ . . . 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 . . . . . . . . .t 时

6、 刻 的 波 面t+t 时 刻 的 波 面子 波 波 源 tv用 惠 更 斯 原 理 确 定 平 面 波 的 波 面 及 传 播 方 向惠 更 斯 原 理 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 实 验 与 探 究 ： 实 验 现 象 ：（ 1） 水 波 不 断 通 过 小 孔 继 续 传 播（ 2） 右 侧 的 波 面 是 以 小 孔 为 圆 心的 半 圆 形（ 3） 半 圆 形 波 面 的 形 状 与 原 波 形无 关 ， 与 波 源 的 位 置 无 关 。 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 利 用 惠 更 斯 原 理 可 以 由 已 知 的 波 面 通 过 几何 作 图 方 法 确 定 下

7、 一 时 刻 的 波 面 ， 从 而 确 定 波的 传 播 方 向 。 当 波 在 均 匀 的 各 向 同 性 介 质 中 传播 时 ， 由 于 波 速 保 持 不 变 ， 波 面 的 几 何 形 状 也总 是 保 持 不 变 的 。惠 更 斯 原 理 球 面 波平 面 波 O 1R 2Rtutu 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 反 射 波 的 波 线 与 法 线 的 夹 角入 射 角 （ i） ：入 射 波 的 波 线 与 法 线 的 夹 角反 射 角 （ i ） ： 波 遇 到 障 碍 物 会 返 回 来 继 续 传 播 ， 这 种 现 象叫 做 波 的 反 射 i i法 线界 面波

8、的 反 射 波 的 反 射 现 象 有 什 么 规 律 呢 ？ 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 入 射 线 、 法 线 、 反 射 线在 同 一 平 面 内 ， 入 射 线 与 反射 线 分 居 法 线 两 侧 ， 反 射 角等 于 入 射 角反 射 定 律 ：1.反 射 波 的 频 率 、 波 速 和 波 长 都 不 变2.波 遇 到 两 种 介 质 界 面 时 ， 总 存 在 反 射注 意 ： i i法 线平 面波 的 反 射 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 波 的 反 射 界 面波 线子 波 波 源波 在 界 面 处 为 什 么 会 发 生 反 射呢 ？ 福 建 省 罗 源 第

9、一 中 学 经 t后 ， 波 面 上 的 B点 恰 好 到 达 界 面 处 B； A点 发 射的 子 波 的 波 面 如 图 所 示 ， 包 络 面 为 A B 。惠 更 斯 原 理 对 波 的 反 射 的 解 释 ：i i i iA Ba b由 惠 更 斯 原 理 ， A、 B为 同 一 波 面 上 的 两 点 AABB AABBAB ABBABA ii 所 以 A a b 波 的 反 射 B反 射 波 的 波 线 与 波 面 AB 垂 直 。 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 以 实 验 为 基 础 的 物 理水 波 的 反 射 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 新 的 问 题 刚 才

10、 我 们 研 究 了 波 的 反 射 现 象 ， 波 的 反 射 过 程中 反 射 波 和 入 射 波 在 同 一 种 介 质 中 ， 那 么 如 果 波 由一 种 介 质 进 入 另 一 种 介 质 时 ， 会 发 生 什 么 现 象 呢 ？ 水波的折射 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 界 面 介 质 I介 质 II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 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 。i r法 线波 的

11、折 射波 为 什 么 会 发 生折 射 现 象 呢 ？ 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 四 、 波 的 折 射1. 折 射 现 象 ： 波 在 传 播 过 程 中 ， 从 一 种 介 质 进 入 另 一 种介 质 时 ， 波 的 传 播 方 向 发 生 偏 折 的 现 象 。2. 发 生 折 射 的 原 因 ： 不 同 介 质 中 波 的 传 播 速 度 不 同 。CAi i BDr r 入 射 波 的 波 前折 射 波 的 波 前 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 3. 折 射 定 律 ：（ 1） 入 射 线 、 法 线 、 折 射 线 在 同一 平 面 内 ；（ 2） 入 射 线 与

12、 折 射 线 分 居 法 线 两侧 ；（ 3） 入 射 角 正 弦 与 折 射 角 正 弦 之 比 等 于 波 在 第 一 种 介 质 中 传播 速 度 与 在 第 二 种 介 质 中 传 播 速 度 之 比 。 21sinsin vvri （ 4） 在 折 射 中 ， 频 率 不 变 ， 波 速 和 波 长 都 会 发 生 改 变 。21vv 只 与 两 种 介 质 的 性 质 有 关 而 与 入 射 角 度 无 关 的 常 数 ， 叫 做第 一 种 介 质 对 第 二 种 介 质 的 折 射 率 ， 用 n21表 示 。 2121 vvn 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 当 入 射 速

13、 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 垂 直 界 面 入 射 时 ， 传 播 方 向 不 改 变 ， 属 折 射 中的 特 例 21sinsin vvri 21vv 只 与 两 种 介 质 的 性 质 有 关 而 与 入 射 角 度 无 关 的 常 数 ， 叫 做第 二 种 介 质 相 对 第 一 种 介 质 的 折 射 率 ， 用 n21表 示 。 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 由 惠 更 斯 原 理 ， A、 B为 同 一 波 面 上 的 两 点 。i rA BC

14、Dir tv 1 经 t后 ， B点 发 射 的 子 波 到 达 界 面 处 D点 ，A点 的 到 达 C点 。ADBDisin ADtv 1ADACr sin ADtv 2 21sinsin vvri 所 以 惠 更 斯 原 理 对 波 的 折 射 的 解 释 tv 2 波 的 折 射 波 发 生 折 射的 原 因 ?波 在 不 同 介质 中 的 速 度不 同 . 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 波 的 反 射 波 的 折 射传 播 方 向 改 变 反 = 入 改 变 折 入频 率 f 不 变 不 变波 速 v 不 变 改 变波 长 不 变 改 变反 射 和 折 射 对 比 ： 福 建

15、省 罗 源 第 一 中 学 波的反射 规 律 ： 1 入 射 波 波 线 反 射 波 波 线 和 法 线 在 同 一 平 面 内 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 。 小 结规 律 ：波的折射 定 义 ： 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 。 入 射 波 波 线 折 射 波 波 线 和 法 线 在 同 一 平 面 内 21sinsin vvri 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 思 考 ： 如 果 从 与 中 性 面 成 角 的 位 置 开 始 计 时 ，感 应 电 动 势 的 表 达 式 又 是 怎 样 ？ 四 .交 变 电 流 的 图 像 福 建 省 罗 源 第 一 中 学 几 个 基 本 概 念与 波 面 垂 直 ， 代 表波 的 传 播 方 向 。波 动 中 ， 走 在 最 前 面的 那 个 波 面 称 为 波 前 。 平 面 波球 面 波1.波 阵 面2.波 线3.波 前从 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 .