1、第四節 波的反射和折射 知識梳理圖 (學生用書P35) 知識點 1.波面和波線 2.反射定律 3.折射定律情 景 設 置 (學生用書P35) 我們對山崖或高墻大喊,我們會聽到回聲,當我們游覽海底世界時,有時會聽到一些叫聲,這是海中生物發出的叫聲傳到了我們耳中,那么這些現象滿足怎樣的規律呢?深 化 探 究 (學生用書P35) 一波面和波線1.波面:在波的傳播過程中,介質中振動狀態相同的點組成的平面或曲面叫做波面.例如:水面上某點有一振源,水波向四周傳開,由于各個方向的波速都是一樣的,所以向四面八方傳播的波峰(或波谷)組成一個個的圓,這些圓就是波面.波面為球面的波叫做球面波,如下圖甲所示,波面為平

2、面的波叫做平面波,如下圖乙所示.2.波線:與波面垂直的線代表波的傳播方向叫波線.如上圖中所示.二惠更斯原理惠更斯在1690年提出:介質中任一波面上的各點,都可以看做發射子波的波源,其后任意時刻,這些子波在波前進方向的包絡面就是新的波面.如上圖所示,以O為球心的球面波在時刻t的波面為r,按照惠更斯原理,r面上每個點都是子波的波源,設各個方向的波速都是v,在t時間之后各子波的波面如圖中虛線所示,虛線圈的半徑為vt,r是這些子波波面的包絡面,它就是原來球面波的波面在時間t后的新位置.可以看出,新的波面仍是一個球,它與原來球面的半徑之差為vt,表示波向前傳播了vt的距離.與此類似,可用惠更斯原理解釋平

3、面波的傳播.(如下圖)三波的反射當波遇到障礙物時,會返回到原來的介質中繼續傳播,這種現象叫做波的反射.入射角:入射波線與法線的夾角.如下圖中的.反射角:反射波線與法線的夾角.如下圖中的.反射定律:入射波線法線反射波線在同一平面內,且反射角等于入射角.四波的折射波傳播到兩種不同的可傳播波的介質界面時,會有一部分進入第二介質中,但波線會發生變化,這種現象叫波的折射.折射角:折射波線與法線間的夾角2,如下圖中所示.折射率:v1、v2分別是表示波在兩種介質中的速度,n12= 叫做第2種介質對第1種介質的折射率.折射定律:典 例 分 析 (學生用書P36) 一波的反射現象與v=f的綜合應用例1:某物體發

4、出的聲音在空氣中的波長為1 m,波速為340 m/s,在海水中的波長為4.5 m,此物體在海面上發出的聲音經0.5 s聽到回聲,則海水深為多少米?答案:382.5 m解析:同一列波在不同介質中保持不變的是頻率,由聲音在空氣中傳播的速率,由波速公式v=f f=v/= 340 Hz.聲音在海水中的傳播速度v海=海f=4.5340=1530 m/s海水的深度h=v海 =15300.5=382.5 m.鞏固練習1 某測量員是這樣利用回聲測距的:他站在兩平行峭壁間某一位置鳴槍,經1.00 s第1次聽到回聲,又經過0.5 s再次聽到回聲,已知聲速為340 m/s,則兩峭壁間的距離為多少米?答案:425 m

5、解析:設兩峭壁之間距離為S,測量員距某一峭壁的距離為S1,離另一峭壁的距離為S2,則S1+S2=S,第一次聽到回聲t1=1.00 s,第二次聽到回聲t2=t1+at=1.50 s,由此可知2S1=vt1,2S2=vt2,整理得二對波的折射定律的理解例2:如下圖所示,是聲波由介質進入介質的折射情況,由圖判斷下列說法中正確的是( )A.入射角大于折射角,聲波在介質中的波速大于它在介質中的波速B.入射角大于折射角,可能是空氣,可能是水C.入射角小于折射角,可能是鋼鐵,可能是空氣D.介質中波速v1與介質中波速v2滿足解析:由圖中信息可知:入射角1大于折射角2,根據折射定律可比較出,中波速的大小v1v2

6、,所以本題正確答案為A.答案:A鞏固練習2 如圖所示是一列機械波從一種介質進入另一種介質中發生的現象,已知波在介質中的波速為v1,波在介質中的波速為v2,則v1v2為( )答案:C三綜合創新與拓展例3:(2001上海)(波的反射測車速)如下圖所示,圖a是高速公路上用超聲波測速儀器量車速的示意圖,測速儀發出并接收超聲波脈沖信號,根據發出和接收的信號間的時間差,測出被測物體的速度.圖b中P1P2是測速儀發出的超聲波信號,n1、n2分別是P1P2由汽車反射回來的信號.設測速儀勻速掃描,P1P2之間的時間間隔t=1.0 s,超聲波在空氣中的傳播速度是v=340 m/s,若汽車是勻速行駛的,則根據圖b可

7、知,汽車在接收到P1P2兩個信號之間的時間內前進的距離是_m,汽車的速度是_m/s.答案:17 17.9梯 度 練 習 (學生用書P37)基礎強化1.下列說法正確的是( )A.入射波面與法線的夾角為入射角B.入射波面與界面的夾角為入射角C.入射波線與法線的夾角為入射角D.反射角跟入射角相等答案:CD2.下列說法中正確的是( )A.入射波的波長和反射波的波長相等B.入射波的波長大于折射波的波長C.入射波的波長小于折射波的波長D.入射角與折射角的比等于兩波速比答案:A3.一列聲波從空氣傳入水中,已知水中聲速較大( )A.聲波頻率不變,波長變小B.聲波頻率不變,波長變大C.聲波頻率變小,波長變大D.

8、聲波頻率變大,波長不變答案:B4.下列說法中正確的是( )A.同一波面上各點振動情況一定相同B.同一波面上各點振動情況可以不同C.空間某一點發出的波面一定是以波源為球心的球面D.只有橫波才有波面解析:某一時刻振動相同的點連接而成的面叫波面,故A選項正確,B選項錯誤;波面是平面的叫平面波,縱波也會形成波面,故CD選項錯誤.答案:A5.下列說法中正確的是( )A.只有平面波的波面才與波線垂直B.任何波的波線與波面都相互垂直C.任何波的波線表示波的傳播方向D.有些波的波面表示波的傳播方向解析:波線的方向就是波的傳播方向,某一時刻振動情況相同的點連接成的面叫波面,波線與波面是相互垂直的,故BC選項正確

9、.答案:BC6.一列波在第一種均勻介質中的波長為1,在第二種均勻介質中的波長為2,且1=32,那么波在這兩種介質中的頻率之比和波速之比分別為( )A.3:1;1:1B.1:3;1:4C.1:1;3:1D.1:1;1:3答案:C能力提升7.聲波1與聲波2在同一均勻介質中傳播,其波形如下圖所示,則( )A.2的波速比1的波速小B.2的波速比1的波速大C.2的頻率比1的頻率高D.2的頻率比1的頻率低答案:C8.關于波的折射,下列說法正確的是( )A.波從一種介質進入另一種介質時,傳播方向不會發生改變B.入射角等于折射角C.入射角的正弦值等于折射角的正弦值D.入射角的正弦值與折射角正弦值之比是折射率答案:D9.甲乙兩人平行站在一堵墻前面,兩人相距2a,距離墻均為當甲開了一槍后,乙在時間t后聽第一次槍聲,則乙聽到第二聲槍響的時間為( )A.聽不到 B.甲開槍3t后C.甲開槍2t后D.甲開槍后解析:乙聽到第一聲槍響必然是甲放槍的聲音直接傳到乙的耳中,故甲乙兩人及墻的位置如右圖所示,乙聽到第二聲槍響必然是墻反射的槍聲,由反射定律可知,波線如圖中AC和CB,由幾何關系可得,AC=CB=2a,故第二聲槍響傳到乙的耳中的時間答案:C10.一個觀察者在高處用望遠鏡注視在地上木工以每秒2次的頻率擊打釘子,他聽到聲音恰好看到擊錘動作,若觀察者距木工68