反射角i`
入射角i
平面
用惠更斯原理解释波的反射
由惠更斯原理，AB为波的一个波面 经t后，B点发射的子波到达界面处B`点，A点 发射的子波到达A`点。同种介质，波速不变。
a
c
b
i i'
A
B v t A`
i i'
B`
a` c` b`
AB `B B`AA` B`B AA` A`AB ` BB `A i` i
波在反射、折射时的频率、波速和波长
取决于 频率 波速 波长 振源 介质 频率和波速 反射时 不变 不变 改变 折射时 不变 改变 改变
小
波 的 反 射
结
定义：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质 时，波传播的方向发生偏折的现象叫做波的折射 规律 ：1．入射线、反射线和法线在同一平面内．
｛
｛
２．反射角等于入射角．
第二章
机械波
选修3—4
4 惠更斯原理
波的反射与折射
◆观察现象：在水波槽实验中，把一根金属丝固定在振
动片上，当振动片振动时，金属丝周期性的触动水面， 形成波源，观察现象。
现象：（1）水面上形成一列圆形波； （2）画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰和波谷。
动画模拟
一、波动中的几个概念
1.波线
从波源沿着波的传播方向 画出的带箭头的线称为波线。 2.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。 注意：波线跟各个波面垂直 3.波前 某一时刻波动所达到最前方 的各点所连成的曲面。 球面波
. . . . . . . . .
子波波源
vΔt
t 时刻的波面
惠更斯原理的应用
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
t 时刻
的波面
子波波源
. .
vΔt .
.. .. . ..
.
.
. .
. .
三、பைடு நூலகம்的反射
现象：波在传播的过程中，遇到
法线
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 入射角（i）： 入射波的波线与平面法线的 夹角i 叫做入射角 反射角（i`）： 反射波的波线与平面法线的 夹角i` 叫做反射角 实例：回声、混响
波面 波 前 平面波
波面
波线
波线
波 前
二、惠更斯原理
为了解释与波的传播相关的现象， 惠更斯提出了一个原理。 惠更斯原理内容： 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 荷兰物理学家 面形状的子波，其后任一时刻这些子 惠 更 斯 波波前的包络面就是新的波前，这就 C.Huygens 是惠更斯原理 (1629-1695) 应用： 根据惠更斯原理，知道某一时刻一列波的某个波面 的位置、波速，可以用几何作图法确定下一时刻的波面。 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。
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，用 上述作图法求出的波面的几何形状总是保持不变的。
惠更斯原理的应用
ut
平 面 波 球 面 波
O
惠更斯原理的应用
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
｛
波 的 折 射
定义：波在传播过程中，从一种介质进入另一 种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫做 波的折射 １．入射线、折射线和法线在同一 规律： 平面内．
｛
２． sin i
v1 sin r v2
课堂练习
习题1：一列波从一种介质进入另一种介质， 下列说法正确的是 （ BC ） A．频率发生变化 B．波速发生变化 C．波长发生变化 D．频率、波速、波长都发生变化
AC v2 t sin r AD AD
i
A v2 t
B
i
v1t
r
sin i v1 sin r v2
r
C
D
折射定律：
波在介质中发生折射时，入射线、法线、折 射线（即折射波线）在同一平面内，入射线与折 射线分别位于法线两侧，入射角的正弦值与折射 角的正弦值之比等于波在第一种介质中的传播速 度跟波在第二种介质中的传播速度之比。
sin i v1 sin r v2
波的折射
波发生折射的原因：是在不同 介质中波的速度不同 注意： 1.当v1 > v2时，i 2.当v1 < v2时，i
sin i v1 sin r v2
> r，即折射线偏向法线； < r，即折射线偏离法线；
3.当垂直界面入射(i =0)时，r=0，波的传播 方向不变，是折射中的特殊情况； 4.在折射中，波的频率保持不变，波速和波 长都会发生变化。
入射角（i）：
界面
入射角i
介质I 介质II
入射波的波线与平面法线 的夹角i 叫做入射角 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
折射角r
用惠更斯原理解释波的折射
由惠更斯原理，AB为波的一个波面 经t后，B点发射的子波到达界面处D点，A 点发射的子波到达C点。
BD v1t sin i AD AD
反射定律：
法线
i i'
平面
当波传播到两种介质的交 界处发生反射时，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线两 侧，而且反射角等于入射角。
注意： 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
法线
现象：波在传播过程中，从
一种介质进入另一种介质时， 波传播的方向发生偏折的现象 叫做波的折射
习题2：一列波以53°的入射角入射到两种 介质的交界面上，反射波刚好跟折射波垂直，若 入射波的波长为0.6米，那么折射波的波长为： 0.45 0.6 ______m，反射波的波长为__________m。 （sin53°=0.8 cos37°=0.6）