高中物理 2.3 惠更斯原理及其應(yīng)用課件 粵教版選修3-4.ppt

《高中物理 2.3 惠更斯原理及其應(yīng)用課件 粵教版選修3-4.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 2.3 惠更斯原理及其應(yīng)用課件 粵教版選修3-4.ppt（24頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,一、惠更斯原理 1.波面與波線 (1)波面:在波的傳播過(guò)程中,某時(shí)刻任何振動(dòng)狀態(tài)都相同的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)所組成的面。在某一時(shí)刻,最前面的波面叫做波前。 (2)波線:與各個(gè)波面垂直的線,用來(lái)表示波的傳播方向。如圖所示。,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,2.波的分類 (1)球面波:由空間一點(diǎn)發(fā)出的波,它的波面是以波源為球心的一個(gè)個(gè)球面,波線就是這些球面的半徑。 (2)平面波,指波面是平面的波。 3.惠更斯原理 介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn),都可以看作發(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。 將一顆石子投到池塘的中央,可以看到一圈圈的水波由中央向外傳播,其中這一圈圈的波峰構(gòu)成的是波面還是波線? 提示 波面。波面由振動(dòng)狀態(tài)相同的點(diǎn)組成,而波線對(duì)應(yīng)波的傳播方向。,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,二、惠更斯原理的應(yīng)用 如果知道某時(shí)刻一列波的某個(gè)波面的位置,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。,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,三、波的反射 1.定義:波遇到障礙物時(shí)會(huì)返回來(lái)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。 2.反射定律 (1)入射角:入射波線與反射面法線的夾角,如圖中的α。 (2)反射角:反射波線與反射面法線的夾角,如圖中的β。 (3)反射定律:反射波線、入射波線和法線在同一平面內(nèi),反射波線和入射波線分別位于法線兩側(cè),反射角等于入射角。,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,夏天的雨季,大雨來(lái)臨前一道閃電過(guò)后,接著我們會(huì)聽(tīng)到一陣“轟轟隆隆”的雷鳴,說(shuō)一說(shuō)這種雷聲是怎么形成的。 提示 云層積累的大量電荷放電,形成閃電同時(shí)發(fā)出巨大聲音,閃電聲在不同云層之間反復(fù)反射,所以較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)聽(tīng)到“轟轟隆隆”的聲音。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,四、波的折射 1.折射現(xiàn)象 波在傳播過(guò)程中,由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種 介質(zhì)時(shí),波的傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象, 如圖所示。 2.折射規(guī)律 (1)頻率:頻率不變; (2)波速:發(fā)生變化; (3)波長(zhǎng):發(fā)生變化。 3.折射定律 (1)內(nèi)容:入射角的正弦跟折射角的正弦之比,等于波在第Ⅰ種介質(zhì)中的波速與波在第Ⅱ種介質(zhì)中的波速之比。,,,,,,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一、惠更斯原理 1.惠更斯原理的實(shí)質(zhì) 波面上的每一點(diǎn)(面源)都是一個(gè)次級(jí)球面波的子波源,子波的波速與頻率等于初級(jí)波的波速和頻率,此后每一時(shí)刻的子波波面的包絡(luò)面就是該時(shí)刻總的波動(dòng)的波面。其核心思想是介質(zhì)中任一處的波動(dòng)狀態(tài)是由各處的波動(dòng)決定的。 2.惠更斯原理的局限性 光的直線傳播、反射、折射等都能用此來(lái)進(jìn)行較好的解釋。但是,惠更斯原理是比較粗糙的,用它不能解釋衍射現(xiàn)象(下一節(jié)會(huì)學(xué)習(xí))與狹縫或障礙物大小的關(guān)系,而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在,而倒退波顯然是不存在的。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 (多選)下列對(duì)惠更斯原理的理解,正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150032) A.同一波面上的各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相同 B.同一振源的不同波面上的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況可能相同 C.球面波是以波源為中心的一個(gè)個(gè)球面 D.無(wú)論怎樣的波,波線始終和波面垂直 思路分析本題考查惠更斯原理,求解時(shí)要理解惠更斯原理,知道波線與波面的關(guān)系。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:根據(jù)惠更斯原理,介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn),都可以看作發(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,同一波面上各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相同,選項(xiàng)A正確;不同波面上質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況可能相同,選項(xiàng)B正確;波線始終與波面垂直,選項(xiàng)D正確;球面波是以波源為中心的一個(gè)個(gè)球面,選項(xiàng)C正確。 答案:ABCD,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(多選)下列說(shuō)法正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150033) A.波在介質(zhì)中傳播的過(guò)程中,振動(dòng)相同的點(diǎn)連接起來(lái)組成的面就叫做波面 B.波線是用來(lái)表示波的傳播方向的,波線與波面總是垂直的 C.無(wú)論是球面波,還是平面波,同一波面上各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全一樣 D.波面上的各點(diǎn)都可以看作一個(gè)個(gè)新的小波源,稱為子波,子波在前進(jìn)方向上任意時(shí)刻形成的包絡(luò)面,就是新的波面 答案:BCD,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:振動(dòng)相同的質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻組成的面,叫做波面,故A錯(cuò);波線表示波的傳播方向,在同一種介質(zhì)中傳播時(shí),波線與波面總是垂直,表示為一條直線,在不同介質(zhì)中傳播時(shí)表示為折線或曲線,但總跟在對(duì)應(yīng)介質(zhì)中的波面垂直,故B對(duì);波面是同一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)連線組成的,其上各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況一樣,可以看作相同的一個(gè)個(gè)新的小波源,這些波向前傳播情況一樣,經(jīng)過(guò)相同時(shí)刻到達(dá)的位置的連線又可以連接成一個(gè)面,就形成新的波面,故C、D均正確。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,二、波的反射和波的折射 1.波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生了反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象,一些物理量相應(yīng)地發(fā)生變化,比較如下:,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,2.說(shuō)明: (1)頻率f由波源決定,故無(wú)論是反射波的頻率還是折射波的頻率都與入射波的頻率,即波源的振動(dòng)頻率相同。 (2)波速v由介質(zhì)決定,因反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播,故波速不變,而折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播,所以波速變化。 (3)據(jù)v=λf知,波長(zhǎng)λ與v及f有關(guān),即與介質(zhì)和波源有關(guān),反射波與入射波在同一介質(zhì)中波速相同,頻率相同,故波長(zhǎng)相同。折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播,v不同,f相同,故λ不同。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,1.怎樣利用惠更斯原理解析波的反射定律? 答案: 如圖中a、b、c是入射波的波線,a、b、c是反射波的波線。過(guò)a的入射點(diǎn)A作AB,在波面AB上找三點(diǎn)A、C、B作為子波源;設(shè)波速為v,取時(shí)間間隔 ;作Δt時(shí)間后子波源A、C發(fā)出的子波波面如圖;畫出子波波面的包絡(luò)面AB,根據(jù)波線與波面的方位關(guān)系畫出反射波線如圖。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,在直角三角形ABB和直角三角形BAA中,AB是公共邊,由于波從B傳播到B所用的時(shí)間與波從A傳播到A所用的時(shí)間是一樣的。而波在同種介質(zhì)中的波速相同,故BB=AA。因此直角三角形ABB≌直角三角形BAA,所以∠AAB=∠BBA,入射角i和反射角i分別為∠BBA和∠AAB的余角,所以i=i,也就是說(shuō),在波的反射中,反射角等于入射角。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,2.怎樣利用惠更斯原理解析折射定律? 答案:波在第1種介質(zhì)中的傳播方向(波線的方向)與法線間的夾角稱為入射角,如圖中的θ1;波進(jìn)入第2種介質(zhì)后,它的傳播方向(波線的方向)與法線間的夾角稱為折射角,如圖中的θ2。利用平面幾何知識(shí)可以得到折射角θ2與入射角θ1的以下關(guān)系 用惠更斯原理研究波的折射,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,從①式可以看出,如果第2種介質(zhì)中的波速小于第一種介質(zhì)中的波速,波在進(jìn)入第2種介質(zhì)后,傳播方向?qū)⑾蚍ň€靠攏。這個(gè)結(jié)論與實(shí)驗(yàn)得到的波的折射定律是一致的。,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 如圖所示是一列機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象,已知波在介質(zhì) Ⅰ 中的波速為v1,波在介質(zhì) Ⅱ 中的波速為v2,則v1∶v2為多少?(導(dǎo)學(xué)號(hào)51150034) 思路分析從圖中找出入射角和折射角,然后根據(jù)波的折射定律,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,如圖所示,一列平面波朝著兩種介質(zhì)的界面?zhèn)鞑?A1A2是它在介質(zhì)Ⅰ中的一個(gè)波面,A1C1和A2C2是它的兩條波線,其入射角為53(sin 53取0.8)。C1和C2位于兩種介質(zhì)的界面上。B1B2是這列平面波進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ后的一個(gè)波面。已知A1A2的長(zhǎng)度為0.6 m,介質(zhì)Ⅰ和介質(zhì)Ⅱ中的波速之比為4∶3,問(wèn):A1C1B1與A2C2B2的長(zhǎng)度相差多少? (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150035) 答案:0.2 m,一,二,知識(shí)精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,