1、1第 2 讲 波的反射和折射目标定位 1.知道什么是波面和波线.2.了解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释波的反射与折射现象.3.认识波的反射和折射现象，知道波的反射定律和折射定律一、惠更斯原理1波面：从波源发出的波，经过同一传播时间到达的各点所组成的面，叫做波阵面或波面波面为球面的波称为球面波，波面是平面的波称为平面波2波线：用来表示波的传播方向的线波线与各个波面总是垂直的3惠更斯原理：介质中波阵面上的每一个点，都可以看成一个新的波源，这些新波源发出子波经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的波面二、波的反射1定义：波遇到障碍物时会返回来继续传播的现象2入射角与反射角波在遇到障碍物发生反
2、射时，入射波线与反射面法线的夹角叫做入射角，反射波线与反射面法线的夹角叫做反射角3反射定律：反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波线和入射波线分别位于法线两侧，反射角等于入射角4反射波的波长、频率和波速都与入射波的相同三、波的折射1定义：波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象2入射角与折射角在波的折射中，入射波的波线与法线的夹角叫做入射角 i，折射波的波线与法线的夹角叫做折射角 r.3入射角与折射角和波速之间的关系(折射定律)： .sinisinr v1v2一、对惠更斯原理的理解1惠更斯原理中，同一波面上的各点都可以看做子波的波源波源的频率与子波波源的频2率相
3、等2波线的指向表示波的传播方向3在各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直4球面波的波线是沿半径方向的直线，平面波的波线是垂直于波面的平行直线5利用惠更斯原理可以解释平面波和球面波的传播、波的反射和折射现象例 1 关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是( )A同一波面上的各质点振动情况完全相同B同一波面上的各质点振动情况可能不相同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解析 按照惠更斯原理：波面是由任意时刻振动情况完全相同的点构成的面，故 A 对，B 错；由波面和波线的概念，不难判定 C、D 正确答案 ACD二、波在反射、折射现象中的波长、频率和波速波现象比较项
4、 波的反射 波的折射传播方向改变 反 入改变 折 入频率 f 不变 不变波速 v 不变 改变波长 不变 改变特别提醒(1)频率( f)由波源决定：故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率相等，即与波源的振动频率相同(2)波速( v)由介质决定：故反射波与入射波在同一介质中传播，波速不变，折射波与入射波在不同介质中传播，波速变化(3)据 v f 知，波长 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，故波长不同例 2 3图 1如图 1 所示，1、2、3 分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( )A2 与 1 的波长、频率相
5、等，波速不等B2 与 1 的波速、频率相等，波长不等C3 与 1 的波速、频率、波长相等D3 与 1 的频率相等，波速、波长均不等解析 反射波的波长、频率、波速与入射波都相等，故 A、B 错；折射波的波长、波速与入射波都不等，但频率相等，故 C 错，D 正确答案 D图 2针对训练 同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图 2 所示以下说法正确的是( )A声波在水中波长较大， b 是水中声波的波形曲线B声波在空气中波长较大， b 是空气中声波的波形曲线C水中质点振动频率较高， a 是水中声波的波形曲线D空气中质点振动频率较高， a 是空气中声波的波形曲线解析 声波在水和空气中
6、频率相同，而在水中波速大，由 v f 可知，水中波长大，故选A.答案 A三、波的反射现象的应用1回声测距(1)当声源不动时，声波遇到了障碍物会返回来继续传播，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为 s v 声 .t2(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) .t2(3)当声源以速度 v 远离静止的障碍物或障碍物以速度 v 远离声源时，声源发声时障碍物到声源的距离 s( v 声 v) .t22超声波
7、定位4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蝙蝠、海豚就是根据接收到反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置，从而确定飞行或游动方向雷达也是利用波的反射来定位和测速的例 3 有一辆汽车以 15m/s 的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛 2 s 后司机听到回声，司机听到回声时汽车距山崖的距离多远？( v 声 340 m/s)解析 如图所示为汽车与声波的运动过程示意图设汽车由 A 到 C 路程为 x1， C 点到山崖 B 距离为x；声波由 A 到 B 再反射到 C 路程为 x2，因汽车与声波运动时间同为 t，则有 x2 x12 x 即v 声 t v 汽 t2
8、 x，所以 x m325m.v声 v汽 t2 340 1522答案 325m对惠更斯原理的理解1下列说法中错误的是( )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，选项 B 正确只有波线才表示波的传播方向，选项 C 正确，选项 D 错误答案 AD波的反射与折射2以下关于波的认识，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
9、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，是波的折射现象答案 ABCD5图 33如图 3 是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象，已知波在介质中的波速为 v1，波在介质中的波速为 v2，则 v1 v2为( )A1 B. 12 2C. D. 3 2 2 3解析 根据折射定律 ，可得 ，C 正确sinisinr v1v2 v1v2 sin60sin45 3 2答案 C(时间：60 分钟)题组一 惠更斯原理1下列说法正确的是( )A波线表示波的传播方向B波面表示波的传播方向C只有横波才有波面D波传播过程中某时刻任一波面上各子波波面的包络面就是新的波面解析 波线表示波的传播方向，
10、故 A 正确，B 错误；所有的波都具有波面，故 C 错误；由惠更斯原理可知，D 正确答案 AD2下列说法中正确的是( )A根据惠更斯原理可知，介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源B惠更斯原理只能解释球面波的传播，不能解释平面波的传播C若知道某时刻一列波的某个波面的位置，由惠更斯原理就可以确定波的传播方向D惠更斯原理不但可以解释波的直线传播，还可以解释波的反射与折射等相关现象解析 惠更斯原理将介质中任一波面上的各点看做发射子波的波源，可以解释波传播中的包括反射、折射在内的传播规律，故 A、D 正确答案 AD题组二 波的反射与折射3声波从声源发出，在空中向外传播的过程中( )A波速在逐
11、渐变小 B频率在逐渐变小6C振幅在逐渐变小 D波长在逐渐变小解析 根据惠更斯原理知，声波从声源发出后，在空中向外传播的过程中，形成了以波源为中心的波面，面上的每个点都是子波的波源，然后又形成子波波面，形成包络面，即为新波面但声源提供的能量一定，在形成新的波面后，总能量不变，但每个新波面获得的能量减少，故在波的传播过程中振幅逐渐减少，故 C 正确答案 C4一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则( )A声波频率不变，波长变小B声波频率不变，波长变大C声波频率变小，波长变大D声波频率变大，波长不变解析 由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，故 C、D 错；又因波在水中
12、速度较大，由公式 v f 可得，波在水中的波长变大，故 A 错，B 正确答案 B5人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话声音要洪亮，是因为( )A室内空气不流动 B室内声音多次反射C室内声音发生折射 D室内物体会吸收声音答案 B6下列现象中属于声波反射现象的是( )A隔着墙能听到房间外面有人讲话B音响设备制作时要考虑混合效应C夏日的雷声有时轰鸣不绝D在水里的人能听到岸上的声音解析 反射现象是波在同一种介质中的传播，因此 B、C 正确波在不同种介质中传播是折射现象，D 错误A 是波的衍射现象答案 BC7一列波在第一种均匀介质中的波长为 1，在第二种均匀介质中的波长为 2，且 13 2，那么波在这两
13、种介质中的频率之比和波速之比分别为( )A31；11 B13；14C11；31 D11；13解析 同一列波频率不变， v f ， ，故 C 项正确v1v2 1 2 31答案 C8下列说法正确的是( )7A波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短B波发生反射时，波的频率、波长、波速均不变C波发生折射时，波的频率不变，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，波在同一种介质中传播，频率、波长和波速均不变，选项 A 错误，选项 B 正确；波发生折射时，是从一种介质传播到另一种介质，波速发生变化，波的频率由波源决定，所以波的频率不变，由公式 v f 可
14、知，波长和波速发生变化，选项 D 错误，选项 C 正确答案 BC9人耳只能区分相差 0.1s 以上的两个声音，人要能听到自己讲话的回声，离障碍物的距离至少要大于( v 声 340m/s)( )A34mB17mC100mD170m解析 声波在空气中传播的速度约为 340m/s，因此 2s vt， s 17m，B 正确vt2答案 B10.图 1如图 1 所示，甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距 2a，与墙之间的距离均为 a，3当甲开了一枪后，乙在时间 t 后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为( )A甲开枪 t 后B甲开枪 3t 后C甲开枪 2t 后D甲开枪 t 后3 72解析 乙听到第
15、一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故 t .2av甲、乙二人及墙的位置如题图所示，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如题图中 AC 和 CB，由几何关系可得 A C 2 a，故第二声枪响传到乙的耳中的时C B间为 t 2 t.AC CBv 4av答案 C8题组三 综合应用11一声波在空气中的波长为 25cm，速度为 340m/s，当折射进入另一种介质时，波长变为80cm，求：(1)声波在这种介质中的频率；(2)声波在这种介质中的传播速度解析 (1)声波由空气进入另一种介质时，频率不变，由 v f 得f Hz1360Hz.v 3402510 2(2)因频率不变，有
16、 ，得： v v 340m/s1 088 m/s.v v 8010 22510 2答案 (1)1360Hz (2)1088m/s12一列波以 60入射角入射到两种介质的交界面，反射波刚好与折射波垂直若入射波的波长为 0.6m 求：(1)那么折射波的波长为多少？(结果保留两位有效数字)(2)反射波的波长为多少？解析 如图所示，设折射角为 ，由图可知，60 90，则 30，由折射定律得 ，而 .v1v2 sin60sin30 v1v2 1f 2f 1 2 0.6 2则 ，得 2 m0.35m反射波的频率和波速不变，所以其波长不变，仍为0.6 2 sin60sin30 350.6m.答案 0.35m 0.6m
