高中物理 第2章 机械波 第2节 波的反射和折射教师用书 鲁科版选

1 第2节 波的反射和折射

[先填空]

1．波面和波线

(1)波面：从波源发出的波，经过同一传播时间到达的各点所组成的面，如图2­2­1所示．

球面波 平面波 甲 乙

图2­2­1

(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．惠更斯原理

(1)内容：介质中波阵面上的每一个点，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．

[再判断]

1．只有平面波的波面才与波线垂直．(×)

2．任何波的波线与波面都相互垂直．(√)

3．任何波的波线都表示波的传播方向．(√)

[后思考]

波面一定是平面吗？根据如图2­2­2思考波线与波面的关系是怎样的．

图2­2­2

【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．

[核心点击]

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．

1．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

E．波面可以表示波的传播方向

【解析】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同，故A对，B错．由波面和波线的概念，不难判定C、D正确．只有波线才能表示波的传播方向，E错误．故正确答案为A、C、D.

【答案】ACD

2．下列叙述中正确的是( )

【导学号：78510019】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

2

3 D ．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t ＋Δt 时刻波面的位置

E ．不同波面上的质点振动情况一定不相同

【解析】 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．不同波面上质点的振动情况可能相同，如相位差相差2π整数倍的质点的振动情况相同，故E 错误．

【答案】

BCD

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．由新的波面可确定波线及其方向．

[先填空]

1．波的反射 (1)反射现象：波遇到障碍物时会返回来继续传播的现象．

(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．

2．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：sin i sin r ＝v 1v 2

，式中v 1和v 2分别是波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速． [再判断]

1．反射波的频率、波速与入射波相同．(√)

2．折射波的频率、波速与入射波相同．(×)

3．发生波的折射时，折射角的大小一定和入射角成正比. (×)

4 [后思考]

人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁．你能说出其中的道理吗？

图2­2­3

【提示】 当用手附在耳旁时，手就可以反射一部分声波进入人耳，以提高耳的接收能力．

[核心点击]

1．波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射现象和折射现象，一些物理量相应地发生变化，比较如下：

2.回声测距

当声源不动时，声波遇到了障碍物会返回来继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下，用的时间相等，设经时间t 听到回声，则声源距障碍物的距离为s ＝v 声t

2

.

3．如图2­2­4所示为一束平面波从介质1进入另一种介质2的情形，则波从介质1进入介质2时波速将________(选填“增大”或“减小”)，其入射角和折射角的正弦之比为________．

图2­2­4

5 【解析】 由公式sin i sin r ＝v 1v 2

可知，当v 1＞v 2时，i ＞r ，即折射角折向法线，折射角小于入射角；当v 1＜v 2时，i ＜r ，即折射角折离法线，折射角大于入射角；sin i sin r ＝sin30°sin60°＝123

2

＝33. 【答案】 增大 33 4．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.

【导学号：78510020】

(1)该波的频率为__________Hz ，在海水中的波速为__________m/s.

(2)若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？

(3)若物体以5 m/s 的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声？

【解析】 (1)由f ＝v λ得：f ＝3401

Hz ＝340 Hz.因波的频率不变，则在海水中的波速为v 海＝λf ＝4.5×340 m/s＝1 530 m/s. (2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深为

s ＝v 海t 2

＝1 530×0.52

m ＝382.5 m. (3)物体与声音运动的过程示意图如图所示．

设听到回声的时间为t ，则

v 物t ＋v 海t ＝2s .

代入数据解得t ＝0.498 s.

【答案】 (1)340 1 530 (2)382.5 m

(3)0.498 s

处理波的折射问题的三点技巧

1．弄清折射现象发生的条件：当波从一种介质斜射入另一种介质时，波才发生折射现象．(当波垂直入射时不发生折射现象)

6 2．抓住入射波与折射波的区别与联系：波的频率相同、波速不同、波长不同．

3．计算时，注意公式“sin i sin r ＝v 1v 2

”中角度与速度的对应；另外，可结合v ＝λf 及频率不变的特点，将公式转化为波长与角度的关系(sin i sin r ＝λ1λ2

)解决有关波长的问题． 学业分层测评(六)

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．下列说法中正确的是( )

A ．只有平面波的波面才与波线垂直< …… 此处隐藏：2460字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……