(3—4)惠更斯原理+波的反射与折射PPT课件
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机械波
惠更斯原理 波的反射与折射
思考感悟 在空旷的山谷中对着山崖喊，能听到回声，夏日 的雷声轰鸣不绝，在空房间里讲话感觉声音很响， 这些都是我们身边常见到的现象，那么产生这些 现象的原因是什么呢？ 提示：声波的反射．
学习目标
1、知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射。 2、知道波发生反射时，反射角等于入射角，反射波的 频率、波速和波长都与入射波相同。 3、知道波发生折射是由于波在不同的介质中速度不同， 知道折射角与入射角的关系。 教学重点： 1、波的反射和折射现象。 2、知道波的反射和折射现象中折射角与入射角及反射 角的关系。 3、理解波发生折射时的频率、波速和波长都不改变。 教学难点： 用波的反射和折射现象解决实际问题。
波发生折射的原因：是波在不同介质中的速 度不同
注意： 1.当入射速度大于折射速度时，折射角折向
法线。 2.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法
线。 3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折
射中的特例。
4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波 长都发生改变。
波在反射、折射时的频率、波速和波长
频率 波速 波长
用惠更斯原理可解释波的衍射现象 波达到狭缝处，缝上各点都可看作子波源， 作出子波包络，得到新的 波前。在缝的边缘处， 波的传播方向发生改变。
当狭缝缩小，与波长相近 时，衍射效果显著。
衍射现象是波动特征之一。
三．波的反射
反射角 入射角
平面
现象：
波遇到障碍物会返回来继续 传播
特点：
反射角等于入射角
反射波的波长、频率和波速 都和入射波相同
折 射
｛ 规律：
１．入射波波线折射波波线和法线在同 一平面内．
三、波的折射 1．定义：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．折射定律：波从第一种介质进入第二种介质分界
面处会发生折射现象，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_波__速__跟第二种介 质中的_波__速___之比，即ssiinnri ＝vv12.这就是波的折射定
的． (2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置,
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，从而可确定波的_前__进__方__向___．
二、波的反射 1．定义：波在传播过程中，遇到两种介质的分 界面时_返__回__到原介质继续传播的现象． 2．波的反射定律：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__ 的两侧，而且入射角_等__于__反射角；反射波的波 长、频率和波速都与入射波_相__同__ ．
自主学习
一、惠更斯原理 1．波面和波线 (1)波面：在波的传播过程中，任一时刻_振__动__状__态__ 都相同的介质质点所组成的面．
图2－4－1 (2)波线：与波面_垂__直___且指向_传__播__方__向___的直线， 如图2－4－1所示．
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．惠更斯原理 (1)内容：介质中波前上的各点，都可以看做一个新 的_波__源__(_子__波__源__)_，并发出子波，其后这些子波的 包络面就是新的_波__面___．它是惠更斯在1690年提出
sin i v1 sin r v2
i
B
A
v1t
i
v2t r
D
C
r
☆折射定律：
入射线、法线、折射线在同一平面内，入射 线与折射线分居法线两侧．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的速度跟波 在第二种介质中的速度之比。
sin i v1 sin r v2
折射率
n12
v1 v2
☆波的折射 ：
律．
Hale Waihona Puke Baidu观察现象：
水面O点有一波源，水波向四周传播。
O
现象：1）水面上形成一列圆形波； 2）画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰 和波谷。
一．波面和波线
波面：
同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所 构成的面叫做波面。
波线：
用来表示波的传播方
向的跟各个波面垂直的线
叫做波线。
波线
波线
波面
波面
二．惠更斯原理
实例：
回声、混响
用惠更斯原理解释波的反射
由惠更斯原理，AB为波的一个波面
经t后，B点发射的子波到达界面处B`点，A点
发射的子波到达A`点。同种介质，波速不变。
a`
b
ac i
i'
B
vt
A`
i
i'
c` b`
A
B`
B`B AA` AB`B B`AA`
A`AB` BB`A i` i
四．波的折射
入射角i 折射角r
现象：
波从一种介质射入另一种介 质时，传播的方向会发生改 变
特点：
波的频率不改变 波速和波长都发生了改变 入射角与折射角之间满足折 射定律
用惠更斯原理解释波的折射
由惠更斯原理，AB为波的一个波面
经t后，B点发射的子波到达界面处D点，A
点的到达C点，
sin i BD v1t AD AD
sin r AC v2t AD AD
取决于 振源 介质
频率和波速
反射时 不变 不变 改变
折射时 不变 改变 改变
小 结：
波
定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。
｛ 的
｛ 反
规律 ：
1．入射波波线反射波波线和法线在 同一平面内．
射
２．反射角等于入射角．
｛定义：波从一种介质射入另一种介质时，传播
波 方向会发生改变，这种现象叫波的折射。 的
为了解释与波的传播相关的现象，惠更斯提 出了一个原理。
惠更斯原理内容： 介质中任意波面上的各点，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。
应用： 根据惠更斯原理，知道某一时刻一列波的某个 波面的位置、波速，可以用几何做图法确定下一时 刻的波面。因此这一原理又叫惠更斯作图法，它在 很大程度上解决了波的传播方向问题。
惠更斯原理的应用：
用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面
t +Δt 时刻的波面
vΔt
.........
子波波源
t 时刻的波面
惠更斯原理的应用：
用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面
t +Δt 时刻
的波面
t 时刻
的波面
.
vΔt .. . . . ..
.
.. . . . ..
子波波源
惠更斯原理的应用：
惠更斯原理 波的反射与折射
思考感悟 在空旷的山谷中对着山崖喊，能听到回声，夏日 的雷声轰鸣不绝，在空房间里讲话感觉声音很响， 这些都是我们身边常见到的现象，那么产生这些 现象的原因是什么呢？ 提示：声波的反射．
学习目标
1、知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射。 2、知道波发生反射时，反射角等于入射角，反射波的 频率、波速和波长都与入射波相同。 3、知道波发生折射是由于波在不同的介质中速度不同， 知道折射角与入射角的关系。 教学重点： 1、波的反射和折射现象。 2、知道波的反射和折射现象中折射角与入射角及反射 角的关系。 3、理解波发生折射时的频率、波速和波长都不改变。 教学难点： 用波的反射和折射现象解决实际问题。
波发生折射的原因：是波在不同介质中的速 度不同
注意： 1.当入射速度大于折射速度时，折射角折向
法线。 2.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法
线。 3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折
射中的特例。
4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波 长都发生改变。
波在反射、折射时的频率、波速和波长
频率 波速 波长
用惠更斯原理可解释波的衍射现象 波达到狭缝处，缝上各点都可看作子波源， 作出子波包络，得到新的 波前。在缝的边缘处， 波的传播方向发生改变。
当狭缝缩小，与波长相近 时，衍射效果显著。
衍射现象是波动特征之一。
三．波的反射
反射角 入射角
平面
现象：
波遇到障碍物会返回来继续 传播
特点：
反射角等于入射角
反射波的波长、频率和波速 都和入射波相同
折 射
｛ 规律：
１．入射波波线折射波波线和法线在同 一平面内．
三、波的折射 1．定义：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．折射定律：波从第一种介质进入第二种介质分界
面处会发生折射现象，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_波__速__跟第二种介 质中的_波__速___之比，即ssiinnri ＝vv12.这就是波的折射定
的． (2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置,
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，从而可确定波的_前__进__方__向___．
二、波的反射 1．定义：波在传播过程中，遇到两种介质的分 界面时_返__回__到原介质继续传播的现象． 2．波的反射定律：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__ 的两侧，而且入射角_等__于__反射角；反射波的波 长、频率和波速都与入射波_相__同__ ．
自主学习
一、惠更斯原理 1．波面和波线 (1)波面：在波的传播过程中，任一时刻_振__动__状__态__ 都相同的介质质点所组成的面．
图2－4－1 (2)波线：与波面_垂__直___且指向_传__播__方__向___的直线， 如图2－4－1所示．
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．惠更斯原理 (1)内容：介质中波前上的各点，都可以看做一个新 的_波__源__(_子__波__源__)_，并发出子波，其后这些子波的 包络面就是新的_波__面___．它是惠更斯在1690年提出
sin i v1 sin r v2
i
B
A
v1t
i
v2t r
D
C
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☆折射定律：
入射线、法线、折射线在同一平面内，入射 线与折射线分居法线两侧．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的速度跟波 在第二种介质中的速度之比。
sin i v1 sin r v2
折射率
n12
v1 v2
☆波的折射 ：
律．
Hale Waihona Puke Baidu观察现象：
水面O点有一波源，水波向四周传播。
O
现象：1）水面上形成一列圆形波； 2）画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰 和波谷。
一．波面和波线
波面：
同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所 构成的面叫做波面。
波线：
用来表示波的传播方
向的跟各个波面垂直的线
叫做波线。
波线
波线
波面
波面
二．惠更斯原理
实例：
回声、混响
用惠更斯原理解释波的反射
由惠更斯原理，AB为波的一个波面
经t后，B点发射的子波到达界面处B`点，A点
发射的子波到达A`点。同种介质，波速不变。
a`
b
ac i
i'
B
vt
A`
i
i'
c` b`
A
B`
B`B AA` AB`B B`AA`
A`AB` BB`A i` i
四．波的折射
入射角i 折射角r
现象：
波从一种介质射入另一种介 质时，传播的方向会发生改 变
特点：
波的频率不改变 波速和波长都发生了改变 入射角与折射角之间满足折 射定律
用惠更斯原理解释波的折射
由惠更斯原理，AB为波的一个波面
经t后，B点发射的子波到达界面处D点，A
点的到达C点，
sin i BD v1t AD AD
sin r AC v2t AD AD
取决于 振源 介质
频率和波速
反射时 不变 不变 改变
折射时 不变 改变 改变
小 结：
波
定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。
｛ 的
｛ 反
规律 ：
1．入射波波线反射波波线和法线在 同一平面内．
射
２．反射角等于入射角．
｛定义：波从一种介质射入另一种介质时，传播
波 方向会发生改变，这种现象叫波的折射。 的
为了解释与波的传播相关的现象，惠更斯提 出了一个原理。
惠更斯原理内容： 介质中任意波面上的各点，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。
应用： 根据惠更斯原理，知道某一时刻一列波的某个 波面的位置、波速，可以用几何做图法确定下一时 刻的波面。因此这一原理又叫惠更斯作图法，它在 很大程度上解决了波的传播方向问题。
惠更斯原理的应用：
用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面
t +Δt 时刻的波面
vΔt
.........
子波波源
t 时刻的波面
惠更斯原理的应用：
用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面
t +Δt 时刻
的波面
t 时刻
的波面
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.. . . . ..
子波波源
惠更斯原理的应用：