高二物理水波的反射和折射PPT教学课件 (2)

利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几 何作图方法确定下一时刻的波面，从而确定波 的传播方向。例如当波在均匀的各向同性介质 中传播时，波面的几何形状总是保持不变的。
三、波的反射
波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象 叫做波的反射．
法线
i i'
入射角（i）：
平面
入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角 反射角（i’）：
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
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折射角（r）： 折射波的波线与两介质界面法线的夹角r
叫做折射角
法线
i
介质I
介质II
界面
r
四、波的折射
用惠更斯原理解释波的折射
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 点的到达C点，
sin i BD v1 t AD AD
sin r AC v 2 t AD AD
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
.
.. . . . ..
.
.. . . . ..

6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/92021/11/92021/11/911/9/2021
•7、“教师必须懂得什么该讲，什么该留着不讲，不该讲的东西就好比是学生思维的器，马上使学生在思维中出现问题。”“观察是 思考和识记之母。”2021/11/92021/11/9November 9, 2021
t + t 波面
二 、惠更斯原理
介质中波动传播到的各点都可以看作是发 射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子 波的包络面就是新的波面.
根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波 阵面就可以用几何做图法确定下一时刻的波阵 面。因此这一原理又叫惠更斯作图法，它在很 大程度上解决了波的传播方向问题。
三 、波的反射与折射
二 、惠更斯原理 介质中波动传播到的各点都可以看作是发
射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子 波的包络面就是新的波面.
•1、“手和脑在一块干是创造教育的开始，手脑双全是创造教育的目的。” •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
i r
=
v1 v2
=n12
(折射律）
r
荷兰物理学家、数学家、 天文学家。1629年出生于海牙。 1655年获得法学博士学位。
1663年成为伦敦皇家学会的第一位外国会员。 克里斯蒂安·惠更斯（Christian Huygens 16291695）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，他对力学的发展和光 学的研究都有杰出的贡献，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。

《波的反射与折射》PPT 课件
本课件将介绍波的基本概念以及波的反射和折射现象。我们将探索这些现象 的规律和实际应用，以及它们在日常生活和工业中的重要性。
波的反射
当波遇到界面时，会发生反射现象。反射定律可以解释波的反射过程，并帮助我们理解光线反射、 声音的回声、以及其他波的反射现象。
反射定律
反射定律描述了入射角和反射角之间的关系。
光线反射
光线反射是最常见的反射现象，可以解释镜子中的倒影。
实际应用
反射现象在光学设备和沙琅面球场等领域中有广泛的实际应用。
波的折射
波在传播的过程中，当遇到媒质的界面时，会发生折射现象。折射定律帮助我们理解光的折射和其 他波的折射现象。
1
折射定律
折射定律描述了入射角、折射角和介质折射率之间的关系。
2
光的折射现象可以观察到折射 光线的弯曲。
水中事物扭曲
折射现象导致了水中看起来形 状扭曲的物体。
全反射
全反射发生在光从一种介质射入另一种折射率较小的介质时，入射角大于临界角的情况下。这种现象在 光纤通信技术中有重要应用。
全反射
全反射是当光从一种介质射 入折射率较小的介质时发生 的反射现象。
光纤通信
全反射在光纤通信技术中被 利用来有效传输光信号。
水中事物扭曲ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
折射现象导致了水中看起来扭曲的现象。
3
实际应用
折射现象在光的折射、眼镜、水下摄影等领域中有广泛的实际应用。
斯涅尔定律
斯涅尔定律是描述光在两种介质之间传播时的折射现象的规律。它帮助我们理解光在不同介质中的传播 路径和速度变化。
斯涅尔定律
光的折射现象
斯涅尔定律描述了折射角、入 射角和介质折射率之间的关系。

波源)，并发出 ；其子后波，这些子波的
就是包新络的面波面.这
就是惠更斯原理.
(2)作用：如果知道某时刻一列波的某个 波面的位置，还知道
波速，利用惠更斯原理就可以得到下一时刻这个 波的面位置，
从而确定波的
传. 播方向
例1 利用惠更斯原理解释这个现象：如图2
所示，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，在狭缝
的反射现象
1234
解析 A、B、C选项中应用了波的反射现象；
D选项应用了波的折射现象，深水区和浅水区视为不同介质， 故波的传播方向发生改变，故D错误. 答案 ABC
波的折射
波的折射定律： sin sin
相对折射率：n12＝
riv＝1 vv23 4
1.下列说法中不正确的是( A)D
A.只有平面波的波面才与波线垂直 B.任何波的波线与波面都相互垂直 C.任何波的波线都表示波的传播方向
D.有些波的波面表示波的传播方向
123 4
解析 任何波的波线都与波面相互垂直，波线表示波的传 播方向，故B、C正确，A、D错误.
其振幅也就逐渐变小，C正确.
1234
4.下列关于波的认识，哪些是正确的( ) A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的
反射原理
B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了 减少波的反射，从而达到隐形的目的
C.雷达的工作原理是利用波的反射 D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波
不变
不变
不变
不变
改变
改变
下列关例于波2的认识图，哪5些中是正1确、的( 2、) 3分别代表入射波、
下列关于波的认识，哪些是正确的( )

解析 波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率不变，A、 B错误；波发生折射时，频率不变，波速变，波长变，故C错误，D正确。 答案 D
思考2：如图所示，骆驼队白天在沙漠中行走时，队伍后面的喊声，队 伍前面往往听不到，而夜晚就不同，听的比较清楚，这是什么原因？
提示：白天近地面的气温较高，声速较 大，声速随离地面高度的增加而减小导 致声音传播方向向上弯曲；夜晚地面温 度较低，声速随离地面高度的增加而增 加，声波的传播方向向下弯曲，这也是 在夜晚声波传播得比较远的原因．
n12
v1 v2
介质I 介质II
法线
i
界面
r
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。 波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同
波的反射、折射现象中各物理量的变化
变式3.随着我国经济的快速增长，旅游业迅速发展，其 中回归大自然的滨海游、生态游等休闲度假游，备受人 们的喜爱。如图所示，一艘汽船以4 m/s的速度在无风河 面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬 崖反射回来的声音，则悬崖离汽船原来位置的距离为(已
C 知声速为340 m/s) ( )
1．夏日的雷声轰鸣不绝．
声波在云层界面多次反射． 2．回声是声波的反射现象．
对着山崖或高墙说话，声波传 到山崖或高墙时，会被反射回 来继续传播．
3．在空房间里讲话感觉声音响．
声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离 近，原声与回声几乎同时到达人耳．人耳只能分开相差0.1s以上的声 音．所以，在房间里听不到回声，人在房间里讲话感觉声音比在野外大， 而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效 果．

第2章：机械振动
第2节：波的反射和折射
一、波动中的几个概念
波面：任何振动状态相同的点组成了一个个面，这些 面叫一个个波阵面（波面）．
波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线 叫做波线．
波面
波面
波线
波
前
波线
波 前
球面波
平面波
几种常见的波
荷兰物理学家 惠更斯
波在传播过程有什么样的规律呢？ C.Huygens
思考与讨论
1．关于惠更斯原理的理解，下列说法不正确的是（ Ｂ ）
A．同一波面上的各质点振动完全相同 B．同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同 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
思考与讨论
2．已知某声波在水中的速度v水大于在空气中的速度v空，
该声波从空气射入水里，入射角i从零开始逐渐增大时，下
【解析】入射波线与折射波线如图所示.
由折射定律得：
sini = v1
①
sinr v2
又v1=λ1f，v2=λ2f
②
由①②解得 sini = 1
sinr 2
即：2
=1
sinr sini
=10
sin45 sin 30
=10
2cm.
答案：10 2cm
作业 课本P39：T1，T2，T3
t时刻波面
t+t时刻波面
波传播方向
t+ t
平面波
ut
球面波
当波在均匀的各向同性介质中传播时，波面的几何 形状总是保持不变的。
三、波的反射
1．波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波 的反射．
a．山谷回音（回声现象）． b．夏日的雷声轰鸣不绝． c．在空房间里讲话感觉声音响．

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。

第三章 第3节 波的反射、折射和衍射
问题导入
我们知道，声音在传播过程中，遇到障碍 物时会发生反射。对着远处的峭壁大喊一声会 听到回声，就是声波在峭壁上反射的结果。生 活中，你是否注意过水波的反射？波的反射应 该遵从什么规律？
知识梳理
一、波的反射和折射
1．波的反射
(1)定义：当波遇到两介质分界面会返回来继续传播 的现象。
答案：BCD
3．(多选)有一障碍物的尺寸为10 m，下列哪 些波在遇到它时能产生明显衍射现象( )
A．波长为1 m的机械波 B．波长为10 m的机械波 C．波长为20 m的的机械波 D．频率为40 Hz的声波 E．频率为5 000 MHz的电磁波(波速为3×108 m/s)
答案： BCD
谢谢观看！
答案： (1)340 1 530 (2)382.5 m (3)0.498 s
[变式1] 当一个探险者进入一个山谷后，为了 估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听到 右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左 边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则 这个山谷的宽度约为多少？
答案： 425m
3．波的反射、折射现象中各量的变化
(1)频率(f)由波源决定：反射波、入射波以及折 射波的频率均等于波源的振动频率。
(2)波速(v)由介质决定：反射波和入射波在同一 介质中传播，波速相等。折射波在另一种介质中 传播，波速变化。
(3)据v＝λf知，波长λ与波速和频率有关。反射 波与入射波，频率相同、波速相同，故波长也相 同，折射波与入射波在不同介质中传播，频率相 同，波速不同，故波长不相同。
(2)理解：用一条射线代表波的入射方向（入射线）， 用另一条射线代表波的反射方向（反射线），波的反射 遵循反射定律。即反射线、法线与入射线在同一平面内， 反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角。

为s= v 声2 。
(2)当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运

动时,声源发声时障碍物到声源的距离为s=(v声+v) 2
。
(3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时,

声源发声时障碍物到声源的距离s=(v声-v) 2 。
3.超声波定位
蝙蝠、海豚能发出超声波,超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来。
B.波发生反射时频率、波长、波速均不变
C.波发生折射时的频率不变,但波长、波速发生变化
D.波发生折射时波的频率、波长、波速均发生变化
解析 波发生反射时因介质未变,故频率、波长、波速均不变;波发生折射
时因波源不变而介质变,故频率不变,波长和波速均发生变化。B、C两项
正确。
答案 BC
3.(多选)一列波在传播过程中通过一个障碍物,发生了一定程度的衍射,以
高墙时,会被反射回来继续传播。
[知识归纳]
1.波的反射
波遇到障碍物会返回原介质继续传播的现象。反射波的波长、频率和波
速都跟入射波相同。
2.回声测距
(1)当声源不动时,声波遇到了静止障碍物会返回来继续传播,由于反射波
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,设经过时间t听到回声,则声源距障碍物的距离
邻的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔,经过一段时间,水面上的波形将分布于
(
)
A.整个区域
B.阴影Ⅰ以外区域
C.阴影Ⅱ以外区域
D.阴影Ⅲ以外区域
解析 由题图中可直观看出,半波长为实虚两圆半径之差,且可看出挡板A的
尺寸比波长大得多,而小孔B与波长长度差不多。据波发生明显衍射的条

现象。
衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？
当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射到后方的能量
较弱，故衍射现象仍不明显。
例题
例 蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠
飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索，蝙蝠在黑暗中飞行时不会碰
撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频率应该具
生水波。在水槽中斜向放置一个挡板，
观察水波在传播过程中发生的现象。
如图乙，当水波遇到挡板时会发生反射。如果用一条射线代表水波
的入射方向（入射线），用另一条射线代表水波的反射方向（反射
线），我们发现水波的反射与初中学过的光的反射遵循同样的规律。
反射线、发现与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居发线两侧，
非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象。
新知讲解
三、波的衍射
1. 波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象。
2. 发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多。
3. 衍射规律：
①窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象；
②窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；
③窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将沿直线传播，观察不到衍射
现象。通常的声波，波长为1.7cm~17cm，跟一般障碍物的尺寸相当，所以
声波能绕过一般的障碍物，使我们能听到障碍物另一侧的声音。
一切波都能发生衍射。衍射是波特有的现象。
注意：
①障碍物较大时对波有影响,较小时对波没有影响,即障碍物比较小时能发
生明显衍射。窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象。
②窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；窄缝宽度跟波长相比
反射角等于入射角。