2020-2021学年高中物理新教材鲁科版选择性必修第一册课件：第3章 第2节 波的反射和折射

波面和波线
(2)波线：用来表示波的传播方向的线，波线与各个波面总是 垂直的．
2．波的分类 (1)球面波：波面是球面的波．如空气中的声波． (2)平面波：波面是平面的波．如水波．
3．波的反射 (1)反射现象：波从一种介质传播到另一种介质表面时，返回 原 来介质传播的现象． (2)反射定律：反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射 波线和入射波线分别位于法线的两侧；反射角 等于入射角．
2．惠更斯原理的实质：波面上的每一点(面源)都是一个次级球 面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后 每一时刻的子波波面的包络面就是该时刻总的波动的波面．其核心 思想是介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的．
3．惠更斯原理的局限性：光的直线传播、反射、折射等都能用 此来进行较好的解释．但是，惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能 解释衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系，而且由惠更斯原理推知 有倒退波的存在，而倒退波显然是不存在的．
波的反射
如图所示，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静．这是怎么 回事？难道是人的活动减少了吗？
提示：刚下过的雪是新鲜蓬松的，它的表面层有许多小气孔．当 外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大 而口径小．所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部 分的能量则被吸收掉了．所以不是人的活动减少了．
[跟进训练] 1．(多选)关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是( ) A．同一波面上的各质点振动情况完全相同 B．同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定不同 C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直
ACD [按照惠更斯原理：波面是由振动情况完全相同的点构成 的面，而不同波面上质点的振动情况可能相同，如相位相差 2π 整数 倍的质点的振动情况相同，故 A 对，B 错；由波面和波线的概念， 不难判定 C、D 对．故正确答案为 A、C、D.]
二、波的折射 1．折射现象：波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质时， 传播方向发生偏折的现象． 2．折射定律：ssiinn ri＝vv12，式中 v1 和 v2 分别是波在介质Ⅰ和 介质Ⅱ 中的波速．
三、惠更斯原理 1．内容：介质中波面上的每一个点，都可以看成一个 新的波源， 这些新波源 发出子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成 下一时刻的 波面． 2．包络面：某时刻与所有子波波面相切的曲面．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)只有平面波的波面才与波线垂直．
(×)
(2)任何波的波线与波面都相互垂直．
(√ )
(3)反射波的频率、波速与入射波相同．
(√ )
(4)折射波的频率、波速与入射波相同．
(× )
2．(多选)下列说法中正确的是( ) A．只有平面波的波面才与波线垂直 B．任何波的波线与波面都相互垂直 C．任何波的波线都表示波的传播方向 D．有些波的波面表示波的传播方向
波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在
传播距离一样的情况下，用的时间相等，设经时间 t 听到回声，则声
源距障碍物的距离为
s＝v
t 声2.
②当声源以速度 v 向静止的障碍物运动或障碍物以速度 v 向静 止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为 s＝(v 声＋v)2t .
【例 1】 (多选)下列叙述中正确的是( ) A．空间点波源发出的球面波，其波面是一个球面，波线就是以 波源为圆心的同心圆 B．平面波的波线是一条直线，其波线相互平行 C．根据惠更斯原理，波面各点都可看作一个子波源，子波前进 的方向的包络面就是该时刻的波面 D．利用惠更斯原理，只要知道 t 时刻波面的位置和波速，就可 确定 t＋Δt 时刻波面的位置
AC [选项 A、C 都属于波的反射现象，B、D 属于波的折射现 象．]
合作 探究 攻重 难
惠更斯原理 波面一定是平面吗？根据如图思考波线与波面的关系是怎样的．
提示：波面不一定是平面．波线与波面互相垂直，一定条件 下由波面可确定波线，由波线可确定波面．
1．对波线与波面的理解 (1)波面不一定是面，如水波，它只能在水面传播，水波的波面 是以波源为圆心的一簇圆． (2)波线是有方向的一簇线，它的方向代表了波的传播方向． (3)波线与波面互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，Байду номын сангаас波 线可确定波面．
BCD [球面波的波线沿球面的半径方向，A 错误；平面波的波 线是一条直线，由于波线与波面垂直，故平面波的波线相互平行，B 正确；由惠更斯原理可知，C 正确；利用惠更斯原理，只要知道 t 时刻波面的位置和波速，就可确定另一时刻波面的位置，D 正确．]
利用惠更斯原理解释波的传播的一般步骤 (1)确定一列波某时刻一个波面的位置． (2)在波面上取两点或多个点作为子波的波源． (3)选一段时间 Δt. (4)根据波速确定 Δt 时间后子波波面的位置． (5)确定子波在波前进方向上的包络面，即为新的波面． (6)由新的波面可确定波线及其方向．
第3章 机械波
第2节 波的反射和折射
学习目标：1.[物理观念]知道波面、波线的概念． 2.[科学思维] 了解惠更斯原理． 3.[科学思维]掌握波的反射定律和折射定律．
自主 预习 探新 知
一、波的反射 1．波面和波线 (1)波面：从波源发出的波，经过相同 传播时间 到达的各点所 组成的面，如图所示．
BC [不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项 A 错误，B 正确；只有波线才表示波的传播方向，选项 C 正确，D 错误．]
3．(多选)下列叙述属于波的反射现象的是( ) A．在空房间里讲话，会感到声音比在野外响 B．水波从深水区入射到浅水区方向变化 C．讲话者又听到自己的回声 D．声波从空气中进入水中速度变大
1.对波的反射的理解 (1)波发生反射时波的传播方向发生了变化． (2)反射波和入射波在同一介质中传播，介质决定波速，因此波 速不变，波的频率是由波源决定的，因此波的频率也不改变，根据 公式 λ＝vf ，可知波长也不改变．
2.波的反射现象的应用
(1)回声测距：
①当声源不动时，声波遇到了障碍物会返回来继续传播，反射