波的反射和折射

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1、第四节波的反射和折射知识梳理图(学生用书P35)知识点1.波面和波线2.反射定律3.折射定律情景设置(学生用书P35)我们对山崖或高墙大喊,我们会听到回声,当我们游览海底世界时,有时会听到一些叫声,这是海中生物发出的叫声传到了我们耳中,那么这些现象满足怎样的规律呢?深化探究(学生用书P35)一､波面和波线1.波面:在波的传播过程中,介质中振动状态相同的点组成的平面或曲面叫做波面.例如:水面上某点有一振源,水波向四周传开,由于各个方向的波速都是一样的,所以向四面八方传播的波峰(或波谷)组成一个个的圆,

2、这些圆就是波面.波面为球面的波叫做球面波,如下图甲所示,波面为平面的波叫做平面波,如下图乙所示.2.波线:与波面垂直的线代表波的传播方向叫波线.如上图中所示.二､惠更斯原理惠更斯在1690年提出:介质中任一波面上的各点,都可以看做发射子波的波源,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.如上图所示,以O为球心的球面波在时刻t的波面为r,按照惠更斯原理,r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,虚线圈的半径为vΔt,r′是这些子波波面的

3、包络面,它就是原来球面波的波面在时间Δt后的新位置.可以看出,新的波面仍是一个球,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,可用惠更斯原理解释平面波的传播.(如下图)三､波的反射当波遇到障碍物时,会返回到原来的介质中继续传播,这种现象叫做波的反射.入射角:入射波线与法线的夹角.如下图中的α.反射角:反射波线与法线的夹角.如下图中的β.反射定律:入射波线､法线､反射波线在同一平面内,且反射角等于入射角.四､波的折射波传播到两种不同的可传播波的介质界面时,会有一部分进入第

4、二介质中,但波线会发生变化,这种现象叫波的折射.折射角:折射波线与法线间的夹角θ2,如下图中所示.折射率:v1、v2分别是表示波在两种介质中的速度,n12=叫做第2种介质对第1种介质的折射率.折射定律:典例分析(学生用书P36)一､波的反射现象与v=λf的综合应用例1:某物体发出的声音在空气中的波长为1m,波速为340m/s,在海水中的波长为4.5m,此物体在海面上发出的声音经0.5s听到回声,则海水深为多少米?答案:382.5m解析:同一列波在不同介质中保持不变的是频率,由声音在空气中传播的速率,

5、由波速公式v=fλf=v/λ=340Hz.声音在海水中的传播速度v海=λ海f=4.5×340=1530m/s海水的深度h=v海·=1530××0.5=382.5m.巩固练习1某测量员是这样利用回声测距的:他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪,经1.00s第1次听到回声,又经过0.5s再次听到回声,已知声速为340m/s,则两峭壁间的距离为多少米?答案:425m解析:设两峭壁之间距离为S,测量员距某一峭壁的距离为S1,离另一峭壁的距离为S2,则S1+S2=S,第一次听到回声t1=1.00s,第二次听到回声

6、t2=t1+at=1.50s,由此可知2S1=vt1,2S2=vt2,整理得二､对波的折射定律的理解例2:如下图所示,是声波由介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况,由图判断下列说法中正确的是()A.入射角大于折射角,声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速B.入射角大于折射角,Ⅰ可能是空气,Ⅱ可能是水C.入射角小于折射角,Ⅰ可能是钢铁,Ⅱ可能是空气D.介质Ⅰ中波速v1与介质Ⅱ中波速v2满足解析:由图中信息可知:入射角θ1大于折射角θ2,根据折射定律可比较出Ⅰ,Ⅱ中波速的大小v1>v2,所以本题正确答案为

7、A.答案:A巩固练习2如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象,已知波在介质Ⅰ中的波速为v1,波在介质Ⅱ中的波速为v2,则v1v2为()答案:C三､综合､创新与拓展例3:(2001·上海)(波的反射测车速)如下图所示,图a是高速公路上用超声波测速仪器量车速的示意图,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收的信号间的时间差,测出被测物体的速度.图b中P1､P2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2分别是P1､P2由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描,P1､P2之间的时间间隔Δt

8、=1.0s,超声波在空气中的传播速度是v=340m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图b可知,汽车在接收到P1､P2两个信号之间的时间内前进的距离是______m,汽车的速度是______m/s.答案:1717.9梯度练习(学生用书P37)基础强化1.下列说法正确的是()A.入射波面与法线的夹角为入射角B.入射波面与界面的夹角为入射角C.入射波线与法线的夹角为入射角D.反射角跟入射角相等答案:CD2.下列说法中正确的是()A.入射波的波长和反射波的波长相等B.入射波的波