高中物理 第2章 机械波 4 惠更斯原理 波的反射与折射教师用书 教科版选修3-4-教科版高二选修3-4物理学案VIP免费

惠更斯原理波的反射与折射学习目标知识脉络1.通过实验，建立球面波和平面波的概念，理解子波源的形成．(难点)2．了解惠更斯原理．(难点)3．知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射，理解反射定律和折射定律的内容及其特点．(重点)4．运用惠更斯原理解释波的反射和折射现象．(难点)惠更斯原理[先填空]1．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．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．2．从波源沿着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．平面波的波线是垂直于波面的平行线，圆形波的波线是沿着以波源为中心的半径方向向外的射线．3．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．[再判断]1．任何波的波线都表示波的传播方向．(√)2．波面一定与波线垂直．(√)3．波面一定是平面．(×)4．波的传播方向与波面平行．(×)[后思考]1．根据惠更斯原理可得出：波在传播过程中，一个波源变成了无数个波源，这种说法正确吗？【提示】不正确．波源只有一个，而子波的波源有无数个．2．波面一定是平面吗？根据图241和图242思考波线与波面的关系是怎样的．图241图242【提示】波面不一定是平面．波线与波面互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线可确定波面．11．对波线、波面的理解(1)波面波源引起的振动在介质中向各个方向传播，如果把某一时刻振动状态相同的点连接起来组成一个面，这个面就叫做波面．例如：①球面波：波面是以波源为球心的一个个球面，波线经过这些球面的半径，这种波为球面波．②平面波：波面是平面的波为平面波．(2)波线用来表示波的传播方向，在同性介质中波线与波面垂直．(3)波面与波线的关系图243①波面不一定是面，如水波，它只能在水面传播，水波的波面是以波源为圆心的一簇圆．②波线是有方向的一簇线，它的方向代表了波的传播方向．③波线与波面互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线可确定波面．(4)无论是球形波，还是平面波，同一波面上的各质点振动情况完全相同．2．惠更斯原理的应用(1)应用惠更斯原理解释波现象的步骤：①确定一列波某时刻一个波面的位置；②在波面上取两点或多个点作为子波的波源；③选一段时间Δt；④根据波速确定Δt时间后子波波面的位置；⑤确定子波在波前进方向上的包络面，即为新的波面；⑥由新的波面可确定波线及其方向．(2)利用惠更斯原理解释波的传播如图244甲所示，以O为球心的球面波在时刻t的波面为γ，按照惠更斯原理，γ面上每个点都是子波的波源．设各个方向的波速都是v，在Δt时间之后各子波的波面如图中虚线所示，虚线圆的半径是vΔt.γ′是这些子波波面的包络面，它就是原来球面波的波面γ在时间Δt后的新位置．可以看出，新的波面仍是一个球面，它与原来球面的半径之差为vΔt，表示波向前传播了vΔt的距离．与此类似，可以用惠更斯原理说明平面波的传播(如图244乙所示)．2图2441．下列说法中正确的是()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E．子波的波速与频率等于初级波的波速和频率【解析】不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项A错误，B正确；只有波线才表示波的传播方向，选项C正确，D错误．波面上的每一点(面源)都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，E对．【答案】BCE2．人耳只能区分相差0.1s以上的两个声音，人要听到自己讲话的回声，人离障碍物的距离至少要大于________．(已知声音在空气中的传播速度为340m/s)【解析】从人讲话到声音传到人耳的时间取0.1s时，人与障碍物间的距离最小．单程考虑，声音从人传到障碍物或从障碍物传到人耳时t＝s＝0.05s，故人离障碍物的最小距离x＝vt＝340×0.05m＝17m.【答案】17m利用惠更斯原理解释波的传播的一般步骤1．确定一列波某时刻一个波面的位置．2．在波面上取两点或多个点作为子波的波源．3．...