第十二章 機(jī)械波,四、波的反射和折射,【演示】在水槽的裝置中，把一根金屬絲固定在振動(dòng)片上，當(dāng)金屬片振動(dòng)時(shí)，金屬絲周期性的觸動(dòng)水面，形成波源，觀察現(xiàn)象。,畫(huà)面上的圓形是朝各個(gè)方向傳播的波峰和波谷,一、波面和波線,與各個(gè)波面垂直的線用來(lái)表示波的傳播方向，叫做波線,(1)波面：,任何振動(dòng)狀態(tài)相同的點(diǎn)組成了一個(gè)個(gè)圓，這些圓叫一個(gè)個(gè)波陣面（波面）,(2)波線：,內(nèi)容：,以球面波為例：,介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)，都可以看做發(fā)射子波的波源，其后任意時(shí)刻，這些子波在波前進(jìn)方向的包絡(luò)面就是新的波面,以平面波為例：,2應(yīng)用: 如果知道某時(shí)刻一列波的某一波面位置，還知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一時(shí)刻這個(gè)波面的位置，從而確定波的傳播方向例如當(dāng)波在均勻的各向同性介質(zhì)中傳播時(shí)，波面的幾何形狀總是保持不變的。,二、惠更斯原理,惠 更 斯,C.Huygens,荷蘭物理學(xué)家,(1629-1695),用惠更斯原理確定下一時(shí)刻平面波的波面,用惠更斯原理確定下一時(shí)刻球面波的波面,觀察水波的反射,在水槽的一端放置振動(dòng)發(fā)生器，它的窄條形平板能夠周期性地打擊水面，產(chǎn)生水波?？梢钥吹?，水波傳播到擋板后被反射出去。,三、波的反射,1、定義：波遇到障礙物會(huì)返回來(lái)繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的反射,2、反射定律：,（1）入射線、法線、反射線在同一平面內(nèi)，入射線與反射線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角。,（2）反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波相同 （3）波遇到兩種介質(zhì)界面時(shí)，總存在反射,3、用惠更斯原理解釋波的反射現(xiàn)象,四、波的折射,1、波的折射：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波的傳播方向發(fā)生了改變的現(xiàn)象叫做波的折射,2、折射定律：,（1）入射線、法線、折射線在同一平面內(nèi)，入射線與折射線分居法線兩側(cè)入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比：,思考： 折射波的頻率、波速、波長(zhǎng)與入射波的相等嗎？為何 ？,折射規(guī)律,3、折 射率：,由于一定的介質(zhì)中的波速是一定的，所以是一個(gè)只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)而與入射角度無(wú)關(guān)的常數(shù)，叫做第二種介質(zhì)對(duì)第一種介質(zhì)的折射率,當(dāng)入射速度大于折射速度時(shí)，折射角折向法線. 當(dāng)入射速度小于折射速度時(shí)，折射角折離法線. 當(dāng)垂直界面入射時(shí)，傳播方向不改變，屬折射中的特例 在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長(zhǎng)都發(fā)生改變 波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同,小結(jié),規(guī)律：,觀察水波的折射,在水槽中放入一塊厚玻璃板，注意使它的一條邊不與波傳來(lái)方向垂直。然后加水，使水面高過(guò)玻璃板。接通電源產(chǎn)生水波，觀察水波經(jīng)過(guò)水深不同的區(qū)域時(shí)傳播方向的變化。,