【物理】12.4《波的反射和折射》精品課件（新人教選修34）.ppt

第十二章機(jī)械波 4 波的反射和折射 18世紀(jì) 意大利教士兼生物學(xué)家斯帕蘭扎尼研究蝙蝠在夜間活動時 發(fā)現(xiàn)蝙蝠是靠高頻率的尖叫來確定障礙物的位置的 這種尖叫聲在每秒2萬到10萬赫茲之間 我們的耳朵對這樣頻率范圍內(nèi)的聲波是聽不到的 這樣的聲波稱為超聲波 蝙蝠發(fā)出超聲波 然后借助物體反射回來的回聲 就能判斷出所接近的物體的大小 形狀和運(yùn)動方式 蝙蝠的 眼睛 隱形飛機(jī)f 117 雷達(dá)確定目標(biāo)示意圖 雷達(dá)是利用無線電波發(fā)現(xiàn)目標(biāo) 并測定其位置的設(shè)備 由于無線電波具有恒速 定向傳播的規(guī)律 因此 當(dāng)雷達(dá)波碰到飛行目標(biāo) 飛機(jī) 導(dǎo)彈 等時 一部分雷達(dá)波便會反射回來 根據(jù)反射雷達(dá)波的時間和方位便可以計算出飛行目標(biāo)的位置 由于一般飛機(jī)的外形比較復(fù)雜 總有許多部分能夠強(qiáng)烈反射雷達(dá)波 因此整個飛機(jī)表面涂以黑色的吸收雷達(dá)波的涂料 一 波面和波線 波面 同一時刻 介質(zhì)中處于波峰或波谷的質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成的面叫做波面 波線 用來表示波的傳播方向的跟各個波面垂直的線叫做波線 惠更斯 c huygens 荷蘭物理學(xué)家 1629 1695 返回 二 惠更斯原理 波動所到達(dá)的媒質(zhì)中各點(diǎn) 都可以看作為發(fā)射子波的波源 而后一時刻這些子波的包跡便是新的波陣 介質(zhì)中任一波陣面上的各點(diǎn) 都是發(fā)射子波的新波源 其后任意時刻 這些子波的包絡(luò)面就是新的波陣面 根據(jù)惠更斯原理 只要知道某一時刻的波陣面 就可以確定下一時刻的波陣面 利用惠更斯原理可以由已知的波面通過幾何作圖方法確定下一時刻的波面 從而確定波的傳播方向 例如當(dāng)波在均勻的各向同性介質(zhì)中傳播時 用上述作圖法求出的波面的幾何形狀總是保持不變的 平面波 球面波 用惠更斯原理確定下一時刻平面波的波前 用惠更斯原理確定下一時刻球面波的波前 四 波的反射 波遇到障礙物會返回來繼續(xù)傳播 這種現(xiàn)象叫做波的反射 反射規(guī)律 入射角 i 和反射角 i 入射波的波線與平面法線的夾角i叫做入射角 反射波的波線與平面法線的夾角i 叫做反射角 反射定律 入射線 法線 反射線在同一平面內(nèi) 入射線與反射線分居法線兩側(cè) 反射角等于入射角 反射波的波長 頻率 波速都跟入射波相同 波遇到兩種介質(zhì)界面時 總存在反射 練習(xí)1 某人想聽到自己發(fā)出的聲音的回聲 若已知聲音在空氣中的傳播速度為340m s 那么它至少要離障礙物多遠(yuǎn) 五 波的折射 波的折射 波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時 波的傳播方向發(fā)生了改變的現(xiàn)象叫做波的折射 折射規(guī)律 1 折射角 r 折射波的波線與兩介質(zhì)界面法線的夾角r叫做折射角 折射定律 入射線 法線 折射線在同一平面內(nèi) 入射線與折射線分居法線兩側(cè) 入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比 折射波的頻率 波速 波長與入射波的相等嗎 為何 折射規(guī)律 波速不同 傳播方向改變 折射率 由于一定的介質(zhì)中的波速是一定的 所以 是一個只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)而與入射角度無關(guān)的常數(shù) 叫做第二種介質(zhì)對第一種介質(zhì)的折射率 由惠更斯原理 a b為同一波面上的兩點(diǎn) a b點(diǎn)會發(fā)射子波 經(jīng) t后 b點(diǎn)發(fā)射的子波到達(dá)界面處d點(diǎn) a點(diǎn)的到達(dá)c點(diǎn) 證畢 定理證明 當(dāng)入射速度大于折射速度時 折射角折向法線 當(dāng)入射速度小于折射速度時 折射角折離法線 當(dāng)垂直界面入射時 傳播方向