高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第2节 波的反射和折射课文内容课件ppt
展开在北京天坛公园内,有一处著名的古建筑——回音壁。
作为一种运动的形式,波既具有一般运动的普遍规律,又具有区别于其他运动形式的特殊规律。现在,我们一起来学习与波的传播特性有关的现象和规律。
水波实验(1)取一水波槽,在槽里倒入约2cm深的水。用铅笔笔头持续触动槽中心的水面,保持大约每秒触动两次的速率,可产生水波[图3-20(a)]。
(2)将刻度尺横放,在槽中水面上来回推动,也会不断地产生水波「图3-20(b)]。请描述你所观察到的波形。
如何描述这两种波呢?通常,我们把从波源发出的波经过相同传播时间到达的各点所组成的面,称为波阵面或波面。
实验中产生的水波,每一道水波纹就是个波面。波面是球面的波称为球面波,波面是平面的波称为平面波。
用来表示波的传播方向的线称为波线,波线与各个波面总是垂直的(图3-21)。
波在均匀介质中传播时,波面的形状不变,波线保持为直线,波的传播方向也不变,当波从一种介质传播到另一种介质表面时,又是怎样的情形呢?我们通过一个实验来观察。
水波的反射如图3-22所示,
在水波槽中放一块长木板:用振动片激发产生水波,使水波的传播方向与长未板约成45°角。可以看到,从波源发出的水波遇到长木板后,波的传播方向发生了变化。
实验发现,从波源发出的水波向前传播,遇到长木板后产生反射,水波向右传播。物理学中,把波从一种介质传播到另一种介质表面时,返回原来介质传播的现象称为波的反射。
回音壁就是利用了声波的多次反射。在空旷的山谷能听见回音,也是声波的反射现象。
波在遇到障碍物发生反射时,入射波的波线与反射面法线的夹角称为入射角,反射波的波线与反射面法线的夹角称为反射角。实验表明,反射波的波长、频率和波速都与入射波的相同。
波的反射遵循反射定律:反射波的波线、人射波的波线和法线在同一平面内,反射波的波线和入射波的波线分别位于法线两侧,反射角等于入射角(图3-23)
声 呐声呐是一种声音导航和测距系统,它利用了声波反射的原理。声呐装置发出一末在水中传播的声波,当声波碰到障碍物时,就被反射回来。
反射的声波被声呐装置检测到,通过测量声波从发射到返回经历的时间便可计算出声波传播的距离,从而间接测得物体的位置。
声呐被广泛应用于鱼群探测(图3-24)、海洋石油勘探、船舶导航、水文测量和海底地质地貌的勘测等方面。
波从一种介质进入另一种介质时,波线会偏折。物理学中,我们把波在传播过程中,由一种介质进入另一种介质时传播方向发生偏折的现象,称为波的折射。
如图 3-25 所示,在波的折射中,入射波的波线与法线的夹角称为入射角,用i表示。
折射波的波线与法线的夹角称为折射角,用r表示。进一步的研究表明,人射角和折射角与波速之间有如下关系v1 和 v2 分别是波在介质I和介质II中的波速
惠更斯原理在总结了许多实验现象的基础上,荷兰物理学家惠更斯提出:介质中波面上的每一个点,都可视为一个新的波源。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。这就是惠更斯原理。
所谓包络面,就是某时刻与所有子波波面相切的曲面。根据惠更斯原理,我们可解释球面波的波面是如何形成的。如图3-26所示,点波源O发出的波在t时刻的波面是一个球面S,该球面上的每一个点都可视为一个新的点波源,它们各自发出球面子波,下一时刻(t+τ)新的波面S’,就是与这些子波波面相切的包络面。
用惠更斯原理能很好地解释波的反射规律和折射规律。
1.某旅游者走过一个山谷,他拍手后经过0.5s听到右侧山坡反射回来的声音,经过 1.5 s听到左侧山坡反射回来的声音。这个山谷的宽度大约是多少?(声音在空气中的传播速度约为 340 m/s)
2.下列说法正确的是A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,利用了波的反射原理B.隐形飞机的表面涂上特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的
C.雷声轰鸣不绝是声波的多次反射形成的D.水波从深水区传到浅水区时传播方向发生改变的现象,是波的折射现象
3.一列机械波从一种介质进入另一种介质时,传播方向发生了偏折。下列相关物理量也会发生变化的是A.波速B.波长C.频率D.周期
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