第3章第2节波反射和折射讲义—2022-2022学年新教材鲁科版(2022)高中物理选择性必修第一册

第3章第2节波反射和折射讲义—2022-2022学年新教材鲁科版（2022）高中物理选择性必修第一册

第第2节节

波的反射和折射

[核心素养·明目标]

核心素养学习目标

物理观念知道波面、波线的概念，了解波的反射定律及折射定律．科学思维掌握波的反射定律和折射定律，并能解释波的反射与折射现象．

科学探究能与他人合作用水波实验探究波的反射规律．

科学态度与责任通过学习惠更斯原理及声纳的应用，体验探究科学的艰辛及伟大意义．

知识点一

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，称为波阵面或波面，如图所示．

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．

波在均匀介质中传播时，波面的形状不变，波线保持为直线．

1：

：

思考辨析(正确的打“√”，错误的打“某”)

(1)只有平面波的波面才与波线垂直．(某)

(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．(√)

知识点二

波的折射与惠更斯原理

1．．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：iniinr＝v1v2，，中式中v1和和v2分别是波在介质Ⅰ和介质Ⅱ．中的波速．

2．．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．

(3)无论是反射波还是折射波都与入射波的频率相等，即与波源的振动频率相同．

子波的波速与频率跟初级波的波速与频率有怎样的关系？

提示：

都相等．

2：

：

思考辨析(正确的打“√”，错误的打“某”)

(1)折射波的频率、波速与入射波相同．(某)

(2)据据v＝λf知，波长λ与波速和频率有关．(√)

考点1

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，由波线可确定波面．

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．例【典例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，道只要知道t时刻波面的位置和波速，定就可确定t＋Δt时刻波面的位置

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)由由新的波面可确定波线及其方向．

[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

情况相故同，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．]

考点2

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．

1．．对波的反射的理解