波的反射和折射
12.4波的反射和折射
12.4 波的反射和折射一､波面和波线1. 波面:在波的传播过程中,介质中振动状态相同的点组成的平面或曲面叫做波面。
例如:水波（1）球面波：波面为球面（图甲）（2）平面波：波面为平面（图乙）2. 波线:波的传播方向叫波线。
特点：波线与波面垂直二､惠更斯原理惠更斯在1690年提出: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。
三､波的反射1. 定义：当波遇到障碍物时,会返回到原来的介质中继续传播，叫做波的反射。
2. 概念：（1）入射角:入射波线与法线的夹角，如下图中的α。
（2）反射角:反射波线与法线的夹角，如下图中的β。
3. 反射定律:入射波线､法线､反射波线在同一平面内,且反射角等于入射角。
四､波的折射1.定义：波传播到两种不同的介质界面时,会有一部分进入第二介质中,但波线会发生变化,这种现象叫波的折射。
2. 概念：（1）入射角：1θ（2）折射角：折射波线与法线间的夹角2θ.（3）折射率：1122vnv=，叫介质2对1的折射率。
（v1、v2分别是表示波在两种介质中的速度）3. 折射定律：111222sinsinvnvθθ==（1）当12v v>时，12θθ>，折射线偏向法线；（2）当12v v<时，12θθ<，折射线偏离法线；（3）当垂直界面入射时，1θ=，则2θ=，传播方向不变。
五、例题分析例1: 某物体发出的声音在空气中的波长为1 m,波速为340 m/s,在海水中的波长为4.5 m,此物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声,则海水深为多少米?练习1：某测量员是这样利用回声测距的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经1.00 s第1次听到回声,又经过0.5 s再次听到回声,已知声速为340 m/s,则两峭壁间的距离为多少米?例 2. 一列波在第一种均匀介质中的波长为λ1,在第二种均匀介质中的波长为λ2,且λ1=3λ2,那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为( )A. 3:1;1:1B. 1:3;1:4C. 1:1;3:1D.1:1;1:3练习2. 声波1与声波2在同一均匀介质中传播,其波形如下图所示,则( )A.2的波速比1的波速小B.2的波速比1的波速大C.2的频率比1的频率高D.2的频率比1的频率低例3: 如下图所示,是声波由介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况,由图判断下列说法中正确的是( )A.入射角大于折射角,声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速B.入射角大于折射角,Ⅰ可能是空气,Ⅱ可能是水C.入射角小于折射角,Ⅰ可能是钢铁,Ⅱ可能是空气D.介质Ⅰ中波速v 1与介质Ⅱ中波速v 2满足1221sin sin v v θθ=练习3： 如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象,已知波在介质Ⅰ中的波速为v 1,波在介质Ⅱ中的波速为v 2,则v 1：v 2为()A例4. 如图所示，某列波以60°的人射角由甲介质射到乙介质的界面上同时产生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°，此波在乙介510 km/s,(1)该波的折射角为 .(2)该波在甲介质中的传播速度为多少?(3)该波在两种介质中的波长比为多少?练习4. 如图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则（ ）A. 2与1的波长、频率相等，波速不等；B. 2写1的波速、频率相等，波长不等；C. 3与1的波速、频率、波长均相等；D. 3与1的频率相等，波速、波长均不等。
波的反射与折射
波的反射与折射波的反射与折射是波动现象中的两个重要概念，它们广泛应用于光学、声学以及水波等领域。
本文将从原理、现象和应用等方面探讨波的反射与折射。
一、波的反射原理及现象波的反射是指波在遇到分界面时，一部分能量或振幅返回原来的介质中。
这是由于波在传播过程中遇到分界面发生折射，并且在分界面上遵循一定的反射定律。
1. 反射定律当波从一种介质传播到另一种介质时，入射角度、反射角度和折射角度之间存在一定的关系。
这就是著名的反射定律，表达为：入射角等于反射角，即θi = θr。
其中，θi为入射角，θr为反射角。
2. 反射现象波的反射现象普遍存在于我们的生活中。
例如，当光线照射到镜子上时，部分光线会被镜面反射回来，我们才能看到镜子中的反射图像。
同样地，当声波传播到墙壁上时，声波也会被反射，从而形成回声。
这些都是波的反射现象。
二、波的折射原理及现象波的折射是指波在传播过程中遇到不同介质的边界时，改变传播方向和传播速度的现象。
1. 折射定律波在折射过程中，入射角、折射角以及两种介质的折射率之间有一定的关系，被称为折射定律。
对于光的折射来说，折射定律可以用较为简洁的形式表示为：n1sinθ1 = n2sinθ2。
其中，n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1为入射角，θ2为折射角。
2. 折射现象波的折射现象也是常见的。
例如，当光线从空气中进入水中时，光线会改变传播方向，这就是光的折射现象。
同样地，当声波从空气中进入水中时，声波也会发生折射。
这些折射现象在实际应用中非常重要。
三、波的反射与折射的应用波的反射与折射在许多领域都有广泛应用，以下列举几个常见的应用：1. 光学应用光学中的反射与折射被广泛应用于透镜、眼镜、望远镜等光学仪器的设计中。
通过调控光的反射和折射，能够实现像的形成、光线聚焦等功能。
2. 声学应用声波的反射与折射对于音乐厅、录音棚等场所的声学设计非常重要。
通过合理控制声波的反射和折射，可以获得良好的音质和音效。
波的反射与折射
波的反射与折射波是一种能量传播的方式，常常出现在自然界和日常生活中。
波的反射和折射是波在不同介质中传播时的重要现象。
在本文中，我们将探讨波的反射和折射的特点以及它们在现实中的应用。
一、波的反射1. 反射的定义和原理反射是指当波遇到一个界面时，一部分波的能量返回原来的介质中，形成反射波。
反射波的传播方向和入射波传播方向相反，且入射波和反射波在界面上的入射角和反射角相等。
2. 反射规律反射规律是描述反射现象的定律，也称为斯涅尔定律。
根据反射规律，反射角等于入射角，即入射角和反射角相等。
3. 反射现象的应用反射现象在我们的生活中得到广泛应用。
例如，镜子能够反射光线，使我们能够看到自己的形象。
声音的反射也被用于建造音响效果良好的音乐厅和剧场。
反射还被应用于雷达、光纤通信等领域。
二、波的折射1. 折射的定义和原理折射是指波在不同介质之间传播时改变传播方向的现象。
当波从一种介质进入到另一种介质中时，其传播速度改变，导致传播方向的改变。
根据亘古定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定的关系。
2. 折射定律折射定律是描述折射现象的定律，也称为斯涅尔定律。
根据折射定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足下列公式：n1 × sin(θ1) = n2 × sin(θ2)其中，n1和n2分别为两个介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。
3. 折射现象的应用折射现象在现实生活中有广泛的应用。
例如，光的折射在眼睛中发挥重要作用，使我们能够看到物体。
折射还被用于透镜、眼镜、显微镜和望远镜等光学仪器中。
此外，折射还在声学和电磁学中起到重要的作用。
总结：波的反射和折射是波在不同介质中传播时的重要现象。
反射是波遇到界面时一部分能量返回入射介质中的现象，反射角等于入射角。
折射是波在不同介质中传播方向改变的现象，其入射角、折射角和介质的折射率满足折射定律。
这些现象在我们的日常生活和科技领域中都有广泛的应用。
波的反射与折射
波的反射与折射波是指在介质中传播的能量和信息的扰动。
波的传播过程中经常会遇到介质的边界，这时会出现波的反射和折射现象。
本文将详细介绍波的反射和折射的原理与性质。
一、波的反射波在传播过程中遇到介质的边界时，会发生波的反射现象。
波的反射是指波在遇到介质边界时，一部分能量和信息被返回到原介质中的过程。
波的反射的原理可以用光学的反射来理解。
光在遇到光滑的表面时，会按照角度相等的法则，从入射方向将光线反射出去。
这是因为光在不同介质中传播时会发生速度的改变，从而使得光线在表面上发生折射。
而根据反射定律，光线的入射角等于反射角。
波的反射也符合类似的定律。
当波从一个介质传播到另一个介质时，如果两种介质的密度不同，波的速度会发生变化，从而导致波前形状的改变。
当波遇到介质边界时，一部分波会被反射回去，而另一部分则会折射进入新的介质。
二、波的折射波的折射是指波在传播过程中由于介质的密度不同而改变传播方向的现象。
波的折射也可以用光学的折射来理解。
光在从一种介质传播到另一种密度不同的介质时，由于光在不同介质中传播速度不同，光线会发生方向的改变。
这是因为光在介质中传播时遇到边界的时候，会出现不同的折射率，从而发生折射现象。
根据折射定律，光线从一种介质传播到另一种介质时，入射角和折射角满足一个具体的关系，即n₁sinθ₁= n₂sinθ₂，其中n₁和n₂分别为两种介质的折射率，θ₁和θ₂为入射角和折射角。
这个定律适用于所有的波动现象，包括声波、水波等。
三、波的反射与折射的应用波的反射与折射在生活中有着广泛的应用。
1.光学应用：波的反射与折射是光学中重要的基础知识。
光经过镜面反射可以形成清晰的反射像；折射可以使光经过透明介质时发生偏折，从而实现光的聚焦和放大。
2.声学应用：声波的反射与折射对于声学工程具有重要的意义。
在建筑设计中，适当的反射和折射可以改善音效，提供良好的声音品质。
3.地震勘探：地震波的反射和折射是地震勘探中常用的方法。
波的反射和折射ppt课件
用来表示波的传播方向的线称为波线，波线与各个波面总是垂直 的(图3-21)。
波在均匀介质中传播时，波面的形状不变，波线保持为直线，波 的传播方向也不变，当波从一种介质传播到另一种介质表面时， 又是怎样的情形呢?
我们通过一个实验来观察。
实验室
如图3-22所示，
水波的反射
实验室
在水波槽中放一块长木板:用振动片激发产生水波，使水波的传 播方向与长未板约成45°角。 可以看到，从波源发出的水波遇到长木板后，波的传播方向发生 了变化。
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第三章 机械波
3.2 波的反射和折射
在北京天坛公园内，有一处著名的古建筑——回音壁。
1.波的反射
作为一种运动的形式，波既具有一般运动的普遍规律，又具有区 别于其他运动形式的特殊规律。
现在，我们一起来学习与波的传播特性有关的现象和规律。
实验室
水波实验 (1)取一水波槽，在槽里倒入约 2cm深的水。用铅笔笔头持续 触动槽中心的水面，保持大约 每秒触动两次的速率，可产生 水波[图3-20(a)]。
实验发现，从波源发出的水波向前传播，遇到长木板后产生反射， 水波向右传播。
物理学中，把波从一种介质传播到另一种介质表面时，返回原来 介质传播的现象称为波的反射。
回音壁就是利用了声波的多次反射。在空旷的山谷能听见回音， 也是声波的反射现象。
波在遇到障碍物发生反射时，入射 波的波线与反射面法线的夹角称为 入射角，反射波的波线与反射面法 线的夹角称为反射角。
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课堂练习
C.雷声轰鸣不绝是声波的多次反射形成的 D.水波从深水区传到浅水区时传播方向发生改变的现象，是波的 折射现象
课堂练习
惠更斯原理 波的反射与折射
3.下列现象哪些是利用波的反射的( ) A.手扶耳旁听远处的人说话 B.医生给病人做超声波检查 C.雷达的工作原理 D.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况 答案:ABCD 解析:手扶耳旁听远处的人说话是利用了声波的反射;超声波检查身体、 潜艇中的声呐都是利用了超声波的反射;雷达则是利用了电磁波的反 射。
上最著名的物理学家之一，他对力学的发展和光学的
研究都有杰出的贡献，在数学和天文学方面也有卓越 的成就，是近代自然科学的一位重要开拓者。
根据这一原理，我们可以用几何 作图的方法，由已知的某一时刻波前 确定下一时刻波前，从而确定波的传 播方向，所以惠更斯原理又叫做惠更 斯作图法.
在图2-4-3中，应用惠更斯原理， 用作图法描绘了平面波、球形波的传 播情况.在图中波的传播速度为v，t时 刻的波前用紫线表示，以波前上的每 一点为球心，以vΔt为半径，作出的 小球面表示子波，这些子波的包络面， 即为t+Δt时刻的波前，图中用蓝线表 示.
射（i=0）时，r=0，波的传播方向不变，是折射中的特殊
情况. 在折射中，波的频率保持不变，波速和波长都会发生 变化，根据 v ，当波进入新的介质后，若波速增大，
f
则波长变大；若波速减小，则波长减小.
波面和波线
惠更斯原理
波的反射
波的折射
波面：从波源发出的波经过同一传播时间而达到的 各点所组成的面叫做波面。 注意：同一波面上各质点振动状态相同的 波前：最前面的波面叫波前 波线：表示波的传播方向的，跟各个波面垂直的线 特点：波线与波面互相垂直 波在传播过程中所到达的每一点都可以看作是新的 波源，从这些点发出球面形状的子波，其后任一时 刻这些子波波前的包络面就是新的波前。这就是惠 更斯原理 内容：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。 注意：反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同 拆射定律：（ 1 ）波在介质中发生折射时，入射线、 法线、折射线在同一平面内，入射线和折射线分别 位于法线两侧（2） v1 sin i v2 sin 在波的折射中，频率不变，波速和波长都发生改变。
波的反射和折射
至少（ ）m.已知声音在空气中的传播速度为 340m/s.
反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同．
• 波遇到两种介质界面时，总存在反射．
二、波的折射
• 1.定义：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．
2．折射规律：
（1）、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．
（2）、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。
1.以下关于波的认识，那些是正确的（ )
• A.潜艇利用声纳探测周围物体的分布情况，用的
是波的反射原理。
• B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，
是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的。
• C.雷达的工作原理是利用波的反射。 • D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象
，是波的折射现象。
四、波的反射和折射
一、波的反射
1．波面和波线
• 波面：任一时刻，介质中任何振动状态相同
的点都组成的面叫做波面．
• 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．
2．波的反射
• 波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象
叫做波的反射．
3．反射规律
• 入射角（i）和反射角（i’）：入射波的波线与 平面法线的夹角i叫做入射角．反射波的波线与平 面法线的夹角i’ 叫做反射角． 反射定律：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。
sin i v1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.
波的反射和折射-惠更斯原理
当v1＞v2时,i ＞γ即折射线偏向法线；
法线
界面
r
当v1＜v2时,i ＜γ即折射线偏离法线；
当垂直界面入射时， i =0，γ=0，传播方向不变，但仍发生了折
射现象
四、用惠更斯原理解释波的折射
波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同 注意： 1.当入射波速度大于折射波速度时，折射角折向法线。
. .
播 方 向
.
t 时刻波前
t 时刻波前
t + t 时刻波前
t
t + t 时刻波前
二、惠更斯原理
球面波的波面和波线
平面波的波面和波线
二、惠更斯原理 用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面
t + Δ t时刻的波面
vΔt
.........
子波波源
t 时刻的波面
利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何作图方 法确定下一时刻的波面，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，波面的几何形状 总是保持不变的。
四、用惠更斯原理解释波的折射
1、定义： 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
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。
拆射定律：
（法1线）、波折在射介线质在中同发一生平折面射内时，，入入射射线线、介质I
i
和折射线分别位于法线两侧
介质II
（2） v1 sin i
特点：波线与波面互相垂直
波面 波线
平面波的波线： 垂直于波面的平行线
球面波的波线： 沿着以波源为中心的
半径方向向外的射线
克里斯蒂安·惠更斯
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波的反射和折射
一、教学目标
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．二、重点难点
重点：波的反射和折射定律．
难点：对波面和波线概念的理解．
三、教学过程：
机械振动在介质中的传播形成机械波．我们通过波速、周期等物理量描述了机械波，波作为一种运动的形式既具有一般运动所具有的普遍性，又具有区别于其他运动形式的特殊性．波的反射和折射、波的衍射、波的干涉这些现象是波动形式的共同特性，也是学好以后知识的基础．
（一）波的反射
【演示】在水波槽的装置中，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，形成波源，在水面上从波源发出一列圆形波．
将实验现象用投影仪投影在屏幕上，可观察到：
（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波谷．
1．波面和波线
（1）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．
（2）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．
2．波的反射：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射．
【演示】观察反射现象．在水波槽中放一块长木板，会看到从波源发出的圆形波，遇到长木板后有一列圆形波从长木板反射回来．
3．反射规律
（1）入射角（i）和反射角（）：入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角．反射波的波线与平面法线的夹角叫做反射角．（2）反射规律
①反射定律：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。
②反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同．
4．波遇到两种介质界面时，总存在反射．
（二）波的折射
【演示】在水槽的一部分底面上放一块厚玻璃板，使槽分为深水区和浅水区两个区域，（水波在这两个区域中传播速度不同，因而可以把这两个区域看做是不同的介质），让水波从深水区射到两个区域分界面上，并用投影仪将演示现象投影到屏幕上．同学们可以看到波由深水区进入浅水区继续传播，但是改变了传播方向．
1．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．
2．折射规律：
（1）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．如图所示．（2）折射定律
①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
②在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变．
3．波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同．
［例1］分析下列现象的原因：
1．回声
2．夏日的雷声轰鸣不绝
3．在空房间里讲话感觉声音响
［解析］
1．回声是声波的反射现象．原因是对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播．
2．夏日的雷声轰鸣不绝．原因是声波在云层界面多次反射．
3．在空房间里讲话感觉声音响．原因是：声波在普通房间里遇到墙壁、地面、天花板发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳．人耳只能分开相差0.1s以上的声音．所以，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的幔帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果．
【例2】某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行墙壁间某一位置鸣枪，经过1.00s第一次听到回声，又经过0.5s再次听到回声，已知声速为340m／s，则两墙壁间的距离为________m．
【解析】测量员先后听到两次回声分别是前（离他较近的墙）后两墙对声波的反射所造成的．设测量员离较近的前墙壁的距离为x，则他到后墙壁的距离为．所以有解得两墙壁间的距离s＝425m．
【小结】当波遇到两种介质界面时，一般会同时发生反射（一定发生）和折射（当发生全反射时，不存在折射）．它们分别遵循反射定律（）和折射定律（）．课堂跟踪反馈
1．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距2am，距墙均为 am，当甲开了一枪后，乙在ts后听到第一声枪响，则在什么时候第二声枪响才能传到乙（）A．传不到
B．甲开枪后3ts
C．甲开枪后2ts
D．甲开枪后
2．人要把原声与回声区分出来，则障碍物离人至少多远？（已知声音在空气中的传播速度340m/s）
3．水波以一定的入射角由浅水区射入深水区，折射线是折向法线还是折离法线？
参考答案：
1．C
2．17m
3．折离法线。