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