2018_2019高中物理第十二章机械波第6节惠更斯原理课件新人教版选修3_4

课 内 探 究
探究一 对惠更斯原理的理解
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如图是波在传播过程中的一种现象。 (1)此图是波的什么现象？ (2)利用惠更斯原理能解释此现象吗？ 提示：(1)波的衍射现象。 (2)挡板缝隙处振动的质点作为波源，带动挡板后面的质点 振动。
• 1．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。 • 2．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。
新课标导学
物 理
选修3-4 ·人教版
第十二章
机械波
第六节 惠更斯原理
※ 知道波传播到两种介质交界面时，会发生反射和折射 掌握惠更斯原理，理解用惠更斯原理解释波的反射和 ※ 折射现象 ※ 了解波面和波线的概念
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课 前 预 习
课 内 探 究
素 养 提 升 课 堂 达 标 课 时 作 业
课 前 预 习
波面和波线 • 1．波面 相同的点联结成的面 叫 • 在波的传播过程中，任一时刻介质中任何振动状态都___________________ 做波阵面或波面。 • 说明：波面为球面的波叫_________ 波，波面为平面的波叫_________ 波。 平面 球面
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2．波线 沿波的传播方向作一些带箭头的线，叫做波线。 波的传播 (1)波线的指向表示_____________方向。 垂直 (2)在各向同性的均匀介质中，波线恒定与波面_________ 。 (3)球面波的波线是沿_________ 的平 半径方向 的直线，平面波的波线是______________ 垂直于波面 行直线。(如下图甲、乙所示)。
波的反射和折射
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1．波的反射 (1)波的反射 波遇到障碍物会___________ 返回来 继续传播的现象，叫做波的反射。 (2)反射定律 同一平面 内，且入射角_______ 等于 入射波线、法线、反射波线在___________ 反射角。如图所示。
• 2．波的折射 • 波从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生 _________ 的现象，叫做波的折射。如图所示。 改变
惠更斯原理 • 1．内容 新的波源 ，这些新波源发生子 • 介质中波面上的每一个点，都可以看成一个___________ 波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的_________ 包络面 。 • 2．包络面 波面 • 某时刻与子波_________相切的曲面。 • 3．应用 波速 ，利用惠更斯原 • 如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道_________ 理可以得到下一时刻这个_________ 包络面 的位置，从而可确定波的前进方向。
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〔对点训练1〕 (多选)下列说法中不正确的是( AD ) 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 解析：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，选项B正确，波线表示波的传播方向，选 项C正确，D错误。
波的反射 改变 θ反＝θ入 不变 不变 不变
波的折射 改变 θ折≠θ入 不变 改变 改变
• 2．说明 • (1)频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入 射波的频率，即波源的振动频率相同。 • (2)波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传 播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播， 所以波速变化。 • (3)据v＝λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关， 反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相 同。折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同， 故λ不同。
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『选一选』 (多选)下列说法正确的是( AD ) A．波线表示波的传播方向 B．波面表示波的传播方向 C．只有横波才有波面 D．波传播中某时刻任一波面上各子波波前的包络面就是 新的波面 • 解析：波线表示波的传播方向，故A正确，B错误；所有 的波都具有波面，故C错误；由惠更斯原理可知，D正确 。
• 『判一判』 • (1)在同一种均匀的介质中，波面都是曲面或曲线，但波线都是直线。 • (× ) • (2)任何波的波线与波面都相互垂直。( √ ) • (3)波在发生折射后，其频率和波速都不发生变化。( × ) • (4)反射波线与入射波线一定在同一平面内。( ) √ • (5)介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源。( √ )
探究二 波的反射现象和波的折射现象中各量的变化
• 我们在山中、在大的空房间里大声说话时，都会听到回声 ，这属于波的什么现象？ • 提示：波的反射
• 1．波的反射 和折射的比较 • 波向前传播在 两介质的界面 上同时发生了 反射和折射现 象，一些物理 量相应发生了 变化，比较如 下：
波现象 比较项 传播方向 频率f 波速v 波长λ
• 『想一想』 • 墙壁的传音性比空气好得多，但把门窗关闭后(如图)，外面传入室内的声音却 明显地减弱，这是为什么？
• 答案：声波原来在空气中传播，如果没有障碍物，能直接传到室内，当把门 窗关闭后，声波遇到墙壁和门窗，在界面上发生反射和折射现象，只有折射 进入墙壁和门窗的声波才能进入室内，虽然墙壁和门窗的传音性能好但反射 性能也好，所以大部分声波被反射回去，室内的声音就显著地减弱了。
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典例1 (多选)关于惠更斯原理的理解，下列说 法正确的是 • ( ABCD ) 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可能相同 C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D．无论什么样的波，波线始终和波面垂直 解题指导：深刻理解惠更斯原理是解题关键。
• 解析：根据惠更斯原理，介质中任一波面上的各点，都可 以看作发射子波的波源，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。同一波面上各质点振动情 况完全相同，选项A正确。不同波面上质点的振动情况可 能相同，选项B正确。球面波的波面是以波源为中心的一 个个球面，选项C正确。波线始终与波面垂直，选项D正 确。