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惠更斯原理ppt课件(人教版高三物理选修3-4)

1、人教版高中物理选修3-4 第6节 惠更斯原理 第十二章 机械波 人教版高中物理选修3-4 金属丝周期性触动水面,可 以看到:水波形成圆形的波 纹从波源向周围传播。 用长方形直条作为波源拍击水面: 产生直线波纹的水波。 图中:圆和直线表示了波的波峰(或波谷) 课堂导入 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。同一波面的各质点,振动情况完全相同。波面是平面的波称为平面波;波 面是圆(球)形的波称为圆(球)形波; 波线:表示波的传播方向的带箭头的线。 波面 波线 波面 波线 波面和波线的关系:互相垂直。 最前面的波面叫做波前。波前: 一、波面、波前和波线 缝宽与水波的

2、波长相当,可以看到:在直线波纹的水波传播过程中,到达一个宽 度与波长相差不多的狭缝时,水波穿过了狭缝,狭缝后面的波纹呈圆形,以缝为 圆心沿半径方向向周围传去,好像狭缝就是波源一样。 一、波面、波前和波线 1、内容:波在传播过程中所达到的每一点都可以看做新的波源,从这些点发出 的球面形状的子波,其后任一时刻这些子波波前的包络面就是新的波前。 (一些几何图形的公切面,被称为这些图形的包络面) 克里斯蒂安惠更斯 (Christian Huygens,16291695)荷兰物理学家、 数学家、天文学家。克里斯蒂安惠更 斯是与牛顿同一时代的科学家,是历 史上最著名的物理学家之一,他对力 学和光学的研究都

3、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。 二 、惠更斯原理 . . . . . . . . . t 时刻的波前 t + t时刻的波前 子波波源 tv 2、确定下一时刻平面波的波面 二 、惠更斯原理 3、确定下一时刻球面波的波面 . . . . . . . . . . . . . . . 子波波源 t + t 时刻的波前 t 时刻的波前 tv 二 、惠更斯原理 作用 :由已知的波面通过几何作图方法确定下一时刻平面波、球面波等的 波面,根据两者(波线与波面)的垂直关系,从而确定波的传播方向,所以惠更 斯原理又叫惠更斯作图法。 二 、惠更斯原理 反射角i:反

4、射波的波线与法线的夹角 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 法线 平面 规律(与光的反射定律相同): 1、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两侧 2、反射角等于入射角 3、反射波的波长、频率、波速与入射波相同 入射角i:入射波的波线与法线的夹角 三、波的反射 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。 波的反射定律证明 A B a c b a c b 由惠更斯原理,A、B为同一波面上的两点,A、B为同一波面上的两点。 A B 三、波的反射 三、波的反射 蝙蝠的“眼睛”:18世纪,意大利教士兼生物学

5、家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时, 发现蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。这种尖叫声频率在2万到10万赫 兹之间,我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波称为超声波。 蝙蝠发出超声波,然后借助物体反射回来的回声,就能判断出所接近的物体的大小、 形状和运动方式。 三、波的反射 隐形飞机F117 雷达确定目标示意图 雷达是利用无线电波发现目标,并测定其位置的设 备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规律,因此 ,当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹)等时,一部分 雷达波便会反射回来,根据反射雷达波的时间和方位 便可以计算出飞行目标的位置。 三、波的反射 界面 介质I 介质II 折射

6、角(r):折射波的波线与法线的夹角 波从一种介质进入另一种介质时,波的传播方向发生了偏折的现象叫做波的折射 法线 折射的原因: 波在不同介质中速度不同 四、波的折射 由惠更斯原理,A、B为同一波面上的两点 经 t后,B点发射的子波到达界面处D点,A点的子波到达C点, 波的折射规律的推导 四、波的折射 波折射的规律(与光的折射定律相同) (1)入射线、法线、折射线在同一平面内; (2)入射线与折射线分局居法线两侧; (3)入射角正弦与折射角正弦之比等于波在第一种 介质中传播速度与在第二种介质中传播速度之比: (4)在折射中,频率不变,波速和波长都会发生改变。 只与两种介质的性质有关而与入射角度无

7、关的常数。 四、波的折射 1.当V1V2时,ir,即折射线靠拢法线;当V1V2时,ir,即折射波线远离法线。 2.当垂直界面入射时,传播方向不改变,属折射中的特例。 3.在波的折射中,波的频率不改变,波速、波长都发生改变。 注意: 猜想:波的反射、折射与光遵守同样的规律,那光是波或波是光呢? 四、波的折射 【例1】. 一列声波在空气中的波长为25cm,传播速度为340m/s,这列声波传入另 一种介质中时,波长变为80cm,它在这种介质中传播速度是多少? 1088m/s 【例2】. 一列声波以60的入射角入射到两种介质的界面上,反射波刚好跟折射波 垂直,若入射波的波长为0.6m,求折射波的波长和反射波的波长? 典型例题