高中物理：12.4《波的反射和折射》课件(新人教版选修3-4)

的特例． • 在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都
发生改变． • 波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不
同．
17
问题
一列声波在空气中的波长为25cm，传播速度为340m/s。这 列声波传入另一介质中时，波长变为80cm，它在这列介质 中的传播速度是多少？
18
小结 问题1 惠更斯原理内容是什么？ 问题2 波的反射原理是什么？ 问题3 波的折射原理是什么？
折射率．
折射率：由于一定的介质中的波速是一定的，所以
v１／ v ２是一个只与两种介质的性质有关而与入射
角度无关的常数，叫做第二种介质对第一种介质的
折射率．
n12
v1 v2
15
分析
由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点，A、B
点会发射子波，
经t后， B点发射的子波到达界 i
面处D点， A点的到达C点，
A
B
i u1t
sini BD u 1 t
u2t r D
AD AD sinr AC u 2 t
C
r
AD AD
sin i u1 1 / t sin r u2 2 / t
1 2
n21
证毕
16
• 当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线. • 当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线. • 当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中
荷兰物理学家 惠更斯
5
活动二 波的反射
6
问题1 什么叫入射角、反射角？
法线
i i'
平面
7
问题2 什么是波的反射 ？
问题3 波的反射遵循什么原理？
8
波的反射
9
问题
某人想听到自己发出的声音的回声，若已知声音在空气 中的传播速度为340 m/s，那么它至少要离障碍物多远?

解析：选 D 折射率是反映介质光学性质的物理量，其 大小由介质本身和入射光频率决定，所以 A、B、C 项说法 错误，应选 D 项．
4．一个圆柱形筒，直径为 12 cm，高为 16 cm.人眼在筒 右侧上方某处观察，看到筒左侧的深度为 9 cm.当筒中装满 某种液体时，则恰能看到筒左侧的最低点．求：
第十三章 光
第1节 光的反射和折射
固知识、要点梳理 练能力、课后提升
固知识、要点梳理
要点一 反射定律和折射定律
1．光的反射现象：光从第 1 种介质射到它与第 2 种介 质的 1 __分__界__面____时，一部分光会 2 __返__回__到____第 1 种介 质的现象．
2．光的反射定律：反射光线与入射光线、法线处在 3 ___同__一__平__面__内____，反射光线与入射光线分别位于法线的 4 ___两__侧_____，反射角 5 ____等___于___入射角．如图所示．
6. (2019·河北武邑中学期中)如图所示是利用插针法测 定玻璃砖的折射率时得到的光路图．玻璃砖的入射面 AB 和 出射面 CD 并不平行，则：
(1)出射光线与入射光线________(选填“平行”或“不 平行”)．
(2)以入射点 O 为圆心，以 R＝5 cm 长度为半径画圆， 与入射线 PO 交于 M 点，与折射线 OQ 交于 F 点，过 M、F 点分别向法线作垂线，量得 MN＝1.68 cm，EF＝1.12 cm， 则该玻璃砖的折射率 n＝________.
所以折射率
n＝ssiinn
θ1＝ θ2
dd22＋＋Hh22＝
112222＋＋19622＝43.
(2)光在此液体中的传播速度为
v＝
nc ＝
3.0×108 4

新知讲解
一、波的反射
用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面
uΔt .. . . . ..
.
.
.. . . . ..
子波波源
新知讲解
一、波的反射
用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面
... ......
子波波源
uΔt
新知讲解
一、波的反射
用惠更斯原理解释波的反射
新知讲解
二、波的折射
新知讲解
二、波的折射
（1）波的频率与介质无关，只决定于波源的频率。 （2）波速由介质决定，同性质、不同频率的机械波在同种介质中的波速相同。
新课导入
蝙蝠的“眼睛”
18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼 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。这种尖叫声在每秒 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。
新知讲解
三、波的衍射
波的衍射实例
1.衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射。但要发生明显的衍射现 象需要满足一定的条件，当不满足时，衍射现象虽然存在，但由于是不明显 的衍射现象，不易被我们观察到。
2.具体实例：
（1）声波的衍射——隔墙有耳
（2）电磁波的衍射——收看电视
典例探究
【例题1】操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。走到离操场不远的教学 大楼后面，听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音减弱得明显一些？ 为什么？
新知讲解
二、波的折射
思考：折射波的频率、波速、波长与入射波的相等吗？为何？
波速不同Biblioteka 传播方向改变新知讲解

定律理解： 平面镜
O
（1）反射光线、入射光线、法线共面 （2）反射角等于入射角（光线与法线的夹角） （3）反射光线、入射光线关于法线对称
（4）光路可逆：沿原来的反射光线入射，将沿原来入 射光线射出
实验演示
结论：光从空气射到玻璃上，在界面上一部分光发 生反射，回到空气中；另一部分光射入玻璃中，并改变 了原来的传播方向．
高效学习模型-内外脑 模型
2
内脑- 思考内化
思维导图& 超级记忆法& 费曼学习法
1
外脑- 体系优化
知识体系& 笔记体系
内外脑高效学习模型
超级记忆法
超级记忆法-记忆 规律
记忆前
选择记忆的黄金时段
前摄抑制：可以理解为先进入大脑的信息抑制了后进 入大脑的信息
后摄抑制：可以理解为因为接受了新的内容，而把前 面看过的忘记了
光从一种介质射入到另一介质时传播 方向发生改变的现象，叫做光的折射．
N A
θ1 O
空气 θ1 入射光线和法线的夹角——入射角
玻璃
θ2 B
θ2 折射光线和法线的夹角——折射角
N'
折射定律
N A
在初中已经学过，折射光线 跟入射光线和法线在同一平面内，
θ1 O
θ2
折射光线和入射光线位于法线的 空气 两侧，但是，入射角和折射角之 玻璃 间究竟有什么定量关系呢？1621
人教版七年级上册Unit4 Where‘s my backpack？
超级记忆法-记忆 方法
TIP1：在使用场景记忆法时，我们可以多使用自己熟悉的场景（如日常自己的 卧 室、平时上课的教室等等），这样记忆起来更加轻松； TIP2：在场景中记忆时，可以适当采用一些顺序，比如上面例子中从上到下、 从 左到右、从远到近等顺序记忆会比杂乱无序乱记效果更好。

判天地之美，析万物之理
K12课件
1
问题
以上两幅图片反应了生活中的什么现象，机械波 在传播时碰到不同介质时如何传播呢？
K12课件
2
4 惠更斯原理 波的反射和折射
K12课件
3
活动一 惠更斯原理 问题1 什么叫波面和波线?
波线 波面
K12课件
波线
4
问活题动2 一什么是惠更斯原理?
介质中任意波面上的各点 都可看作发射子波的波源。 其后任意时刻,这些子波在 波前进方向的包络面就是 新的波面。
K12课件
18
小结
问题1 惠更斯原理内容是什么？ 问题2 波的反射原理是什么？ 问题3 波的折射原理是什么？
K12课件
19
K12课件
10Βιβλιοθήκη 活动三 波的折射活动
在水槽中放入一块厚玻璃 板，注意使它的一条边不 与波传来方向垂直。然后 加水，使水面高过玻璃板。 接通电源产生水波，观察 水波经过水深不同的区域 时传播方向的变化。
K12课件
11
问题1 什么叫波的折射
波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传 播方向发生了改变的现象叫做波的折射
K12课件
荷兰物理学家 惠更斯
5
活动二 波的反射
K12课件
6
问题1 什么叫入射角、反射角？
法线
i i'
平面
K12课件
7
问题2 什么是波的反射 ？
问题3 波的反射遵循什么原理？
K12课件
8
波的反射
K12课件
9
问题
某人想听到自己发出的声音的回声，若已知声音在空气 中的传播速度为340 m/s，那么它至少要离障碍物多远?

②波线:从波源沿着(yán zhe)波的传播方向画出的带箭头的线称为波线,它
表示波动的传播方向.
(2)惠更斯原理.
①内容:波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的波源,从这些点发出
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,这就
是惠更斯原理.
②应用:如果已知一列波某时刻波前的位置,还知道波速,根据惠更斯原理
第十页，共十八页。
解析:波的频率取决于波源(bōyuán)的振动频率,与介质无关,故同一音叉发出
的声波在水中与在空气中传播时频率相同.但机械波在介质中传播的速
度只取决于介质性质,与波的频率无关,声波在水中传播的速度大于在空气中
传播的速度.由v=λf知,声波在水中的波长较大,对应于题图中波形曲线b,故
就可以得到下一时刻波前的位置,从而确定波的传播方向.
第三页，共十八页。
2.波的反射
(1)概念:波在传播的过程中,遇到两种介质的分界面时返回到原介质继
续传播的现象叫做波的反射.
(2)反射定律:如图所示,当波传播到两种介质的交界面处发生(fāshēng)反
射时,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
4.惠更斯原理
波的反射(fǎnshè)与折射
第一页，共十八页。
1.知道什么是波面和波线,了解惠更斯原理.
2.认识波的反射与折射现象,并能用惠更斯原理进行(jìnxíng)解释.
第二页，共十八页。
1.惠更斯原理
(1)波面与波线.
①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,最前面的波面叫做波前.
发生偏折的现象(xiànxiàng)叫做波的折射.
(2)实质:波发生折射的原因是在不同介质中波的速度不同.

A`
i
i'
i` i 证毕
A
B`
a` c` b`
三、波的反射
反射定律：
入射线、法线、反射线 在同一平面内，入射线与反 射线分居法线两侧，反射角 等于入射角
注意：
法线
i i'
平面
1.反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同 2.波遇到两种介质界面时，总存在反射
四、波的折射 波从一种介质进入另一种介质时，波的传
sin i v1 sin r v2
折射率
n 12
v1 v2
四、波的折射 波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同 注意： 1.当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线
2.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线
3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折 射中的特例
4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波 长都发生改变
荷兰物理学家 惠更斯
二 、惠更斯原理 用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面
t +Δt 时刻的波面
vΔt
.........
子波波源
t 时刻的波面
二 、惠更斯原理 用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面
t +Δt 时刻
的波面
uΔt
t 时刻
的波面
.
.. . . . ..
.
.. . . . ..
子波波源
二 、惠更斯原理
隐形飞机F—117
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。

(4)决定因素：介质的折射率是反映介质的光学性质的物 理量，它的大小只由介质本身及光的性质共同决定，不随 入射角、折射角的变化而变化． sin θ1 特别提醒 折射率的定义式：n＝ 中的 θ1 为真空中的 sin θ2
光线与法线的夹角，不一定为入射角；而 θ2 为介质中的光 线与法线的夹角，也不一定为折射角，产生这种现象的原 因是由于光路的可逆性．
分类例析 课堂对点演练
二、测定玻璃的折射率
实验原理： 用插针法确定光路， 找出跟入射光线相对 应的折射光线，用量角器测入射角 θ1 和折射角 θ2， sin θ 1 根据折射定律计算出玻璃的折射率 n＝ . sin θ 2 实验器材：两面平行的玻璃砖，方
木板，白纸，图钉(若干)，大头针
四枚，直尺，量角器，铅笔．
பைடு நூலகம்分类例析
课堂对点演练
光的折射及折射定律 光从第一种介质射到它与第二种介质的分界 光的折射 进入第二种介质 的现象 面时，一部分光________________ 法线 的夹 入射角、 入射角：入射光线与_____ 法线 的夹角 折射角 折射角：折射光线与_____ 同一平面 折射光线与入射光线、法线处在_________ 内，折射光线与入射光线分别位于法线的 两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成__ 正比. ____ 折射定律 sin θ 1 sin θ 2 ＝n12 ________
一条过原点的直线．
1 求解图线斜率，设斜率为 k，则 k＝ ，故玻璃砖折射率 n 1 n＝ . k
误差分析
(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、
出射侧所插两枚大头针间距应大一些，玻璃砖应宽一些． (2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些， 以减小测量的相对误差．

水波嘚反射 • 波嘚反射定律：入射線，法線和反射線三者在同一平面上，且入射角等於反射角。
水波嘚折射(1)
• 水波嘚傳播速率和水嘚深度有關。 • 水波在深水區傳播時嘚波長較在淺水區時
為長。 • 因為水波嘚頻率不變，所以水波在深水區
嘚速率水波在深水和淺水嘚波速不同，我們視深水 區和淺水區為不同嘚傳播介質。
• 波動從一種介質進入另一種介質時，若其傳播速 率發生改變者，皆稱為折射。
• 水波由深水區進入淺水區，入射角i和折射角r之 間嘚關係：
sin i sin r
定值
水波嘚反射和折射
• 水波槽實驗裝置 • 波前 • 水波嘚反射 • 水波嘚折射
水波槽實驗裝置
波前
• 波前：在同一時刻波傳播所至嘚點所連成嘚線或面（若 為三維嘚波動如聲波，則為面）。
• 水波嘚相鄰波峰或波谷連線為一波前。 • 亮紋中心為同一時刻相鄰波峰嘚連線，暗紋中心為同一
時刻相鄰波谷嘚連線，故都可作為波前。 • 波嘚行進方向垂直於波前。

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、反射源自在同一平面內，入射線與反射線分居法線兩側，反射角等 於入射角。
• 反射波的波長、頻率、波速都跟入射
波相同．
• 波遇到兩種介質介面時，總存在反
射．
二、波的折射
• 波的折射：波從一種介質進入另一種介質時，
四、波的反射和折射
一、波的反射
1．波面和波線
• 波面：同一時刻，介質中處於波峰或波谷的
質點所構成的面叫做波面．
• 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．
2．波的反射
• 波遇到障礙物會返回來繼續傳播，這種現象
叫做波的反射．
3．反射規律
• 入射角（i）和反射角（i’）：入射波的波線與
波的傳播方向發生了改變的現象叫做波的折 射．
2．折射規律：
1、折射角（r）：折射波的波線與兩介 質介面法線的夾角r叫做折射角．
2、折射定律：入射線、法線、折射線在同一平 面內，入射線與折射線分居法線兩側．入射 角的正弦跟折射角的正弦之比等於波在第一 種介質中的速度跟波在第二種介質中的速度 之比：
sin i v1 sin r v2
• 當入射速度大於折射速度時，折射角折向法線.
• 當入射速度小於折射速度時，折射角折離法線.
• 當垂直介面入射時，傳播方向不改變，屬折射中
的特例．
• 在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長都
發生改變．
• 波發生折射的原因：是波在不同介質中的速度不
同．

13.1《光的折射》
一、光的反射
1.光的反射：光从第1种介质射到它与第2种介质的界 面时，一部分光返回到第1种介质的现象。
法线
A
入射光线 入射角 反射角
B
反射光线
2.光的反射定律
平面镜
O
（1）反射光线、入射光线和法线在同一平面上
（2）反射光线和入射光线分居法线两侧 （3）反射角和入射角相等
光 路 可 逆
空 气
水
光由空气射入玻璃时入射 角θ1和出射角θ2的数值表:
1
入射角
折射角
θ 1/θ
2
sinθ 1/sinθ
2
50
6.70
1.49
1.49
探究：
2 3
入射角和折射角有什 么定量关系呢？
4
5
100 150 200
300 400
10.10 13.40 16.70
19.60 25.20
1.49 1.49 1.50
介质 空气 折射率 1.00028 水 1.33 酒精 1.36 金刚石 2.42
应用1：
应用1：
人在水上看到物体的像， 比实际物体位置偏上， 感觉水比较浅。
应用2：
假设地球表面不存在大气层,那么人们观察到的 日出时刻与存在大气层的情况相比, A.将提前 B.将延后 C.在某些地区将提前,在另一些地区将延后 D.不变
i=?
空气
界面
r=?
玻璃
2、实验器材： 玻璃砖、白纸、大头针若干、铅笔、直尺、 量角器
3、实验过程：
（1）铺纸、画线aa'及 AO、放砖、画线bb'； （2）插针、挡住画线 ＣＤ及ＯＯ' （３）量角计算

• 四、波嘚反射和折射
一、波嘚反射
1．波面和波线
• 波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷嘚质点所构成嘚面叫做波面． • 波线：用来表示波嘚传播方向嘚跟各个波面垂直嘚线叫做波线．
2．波嘚反射
• 波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波嘚反射．
点击下图观看动画
3．反射规律
• 入射角（i）和反射角（i’）：入射波嘚波线与平面法线嘚夹角i叫做入射角．反射波嘚波线与
平面法线嘚夹角i’ 叫做反射角．
• 反射定律：入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于
入射角。
•
反射波嘚波长、频率、波速Байду номын сангаас跟入射波相同．
•
波遇到两种介质界面时，总存在反射．
二、波嘚折射
• 波嘚折射：波从一种介质进入另一种介质时，波嘚传播方向发生了改变嘚现象叫做波嘚
• 当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线. • 当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线. • 当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中嘚特例． • 在波嘚折射中，波嘚频率不改变，波速和波长都发生改变． • 波发生折射嘚原因：是波在不同介质中嘚速度不同．
折射．
点击下图观看动画
2．折射规律： 1、折射角（r）：折射波嘚波线与两介质界面法线嘚夹角r叫做折射角．
2、折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．入射角嘚正 弦跟折射角嘚正弦之比等于波在第一种介质中嘚速度跟波在第二种介质中嘚速度之比：
sin i v1 sin r v2

对折射率的理解：
1、在光的折射现象中，折射角随着入射角的变化而变化，而两角的正弦值之比是个常数。
2、对于不同的介质，此常数的值是不同的。 n的大小与介质有关，与θ1和θ2无关，对于确定的 介质，n是定值，不能说n∝sinθ1或n∝1/sinθ2。
3、介质的折射率n的大小取决于光在介质中传播的速度的大小。 4、折射率无单位。且任何介质的折射率都大于1。
实验：测玻璃砖的折射率
玻璃是一种透明介质，光从空气入射到玻璃的界面上会发生折射，如何把玻璃的 折射率测出来？
实验：测玻璃砖的折射率
实验原理： 1、根据折射率的定义：
n
sin i sin r
要测折射率，必须知道与一个折射现象对应的折射角和入射角。
法线 i=? 空气
界面
玻璃 r=?
实验：测玻璃砖的折射率
人教版高中物理选修3-4
第十三章 光
第1节 光的反射和折射
课堂导入
光到底是什么？……………
牛顿 微粒说
17世纪明确形成了两大对立学说
由于波动说没有数学基础以及牛 顿的威望使得微粒说一直占上风
19世纪初证明了波动说的正确性 19世纪末光电效应现象使得爱因 斯坦在20世纪初提出了光子说： 光具有粒子性
实验过程：
实验：测玻璃砖的折射率
几种介质的折射率：
介质 金刚石
二氧化碳
玻璃 水晶
折射率
2.42 1.63 1.5-1.8 1.55
真空本身的折射率 n =1
介质
岩盐 酒精 水 空气
折射率
1.55 1.36 1.33 1.00028
实验：测玻璃砖的折射率
利用光的折射解释实际问题 “铅笔弯折之谜”
A´ A