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12.6惠更斯原理

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  • 2025/7/7 4:00:25

第六届 惠更斯原理

自主学目标

1.知道什么是波面、波线、平面波、球面波.

2.理解惠更斯原理,并能用惠更斯原理解释物理现象. 知识点归纳

一、波面、波线及波的分类

1.波面:在波的传播过程中,任一时刻① 都相同的介质质点所组成的面.

2.波线:与波面② 的那些背离波源的线,代表了波的③ . 3.波的分类

球面波:波面是④ 的波. 平面波:波面是⑤ 的波. 二、惠更斯原理

1.内容:介质中任一波面上的各点,都可以看作发射子波的⑥ ,其后任意时刻,这些子波在波前进方向上的⑦ 就是新的波面.

2.惠更斯原理的应用:如果知道某时刻一列波的某个⑧ 的位置,还知道⑨ 的位置,从而可确定波的

⑩ .利用惠更斯原理还可以解释波的○11 、○12 、○13 . 提示: ①振动状态 ②垂直 ③传播方向 ④球面 ⑤平面 ⑥波源 ⑦包络面 ⑧波面 ⑨波速 ⑩传播方向 ○11衍射 ○12反射 ○13折射 重难点解析

一、对波线与波面的理解 1.对波面、波线的理解

(1)波面:不一定是面,如水波,它只能在水面传播,水波的波面是以波源为圆心的一簇圆.

(2)波线:有方向的一粗线,它的方向代表了波的传播方向. (3)波面与波线的关系:互相垂直,一定条件下由波面

可确定波线,由波线确定波面.

2.球面波与平面波的区别与联系 球面波 平面波 波面形状 球面 平面 点波源在均匀面波源在均匀区别 形成 介质中向各个介质中向波源方向发出的波 面两侧发出的波 波面与波波面以点波源波面与波源平源的关系 为球心 行 球面波传至距波源很远处时,在联系 空间的某一小区域内的球形波面可以看成平面波 二、用惠更斯原理确定波动的传播方向

不论对机械波还是电磁波,也不论波动所经过的介质是均匀的还是非均匀的,是各向同性的还是各向异性的,惠更斯原理都是适用的。只要知道某一时刻的波面与波速,就可以根据惠更斯原理,用几何作图方法决定下一时刻的波面,从而确定波的传播方向。根据惠更斯原理,应用几何作图方法,由已知的某一时刻波阵面,可以确定下一时刻的波阵面,从而确定波的传播方向。 例如 (1)点波源O发出的球面波

(2)平面波

惠更斯原理对任何波动过程都是适用的。只要知道某一时刻的波阵面,就可根据这一原理用几何方法来决定任一时刻的波阵面,因而在很广泛的范围内解决了波的传播问题。

三、用惠更斯原理解释波的反射和折射

反射波与入射波在同一介质中,传播的速度是相同的,因而在同一时间内行进的距离是相等的;而折射波

与入射波在不同的介质中传播,波速是不同的,因而在

同一时间内行进的距离是不等的。据此可以解释波的反射与折射现象。 典型例题

例 如图中,1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则( ) A.2与1的波长、频率相等,波速不等

B.2与1的波速、频率相等,波长不等 C.3与1的波速、频率、波长均相等

D.3与1的频率相等,波速、波长均不等

【解析】 反射波的波长、频率、波速与入射波都应该相等,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

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1.下列说法中不正确的是( )

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.任何波的波线表示波的传播方向 D.有些波的波面表示波的传播方向

2.一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

3.如图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Ⅰ中的波速为v1,波在介质Ⅱ中的波速为v2,则v1∶v2为( )

A.1∶2 B.2∶1 C.3∶2 D.2∶3

4.某人想听到自己发出的声音的回声,若已知声音在空气中的传播速度为340 m/s,那么他至少要离障碍物多远?(原声与回声区分的最短时间为0.1 s)

5.一列声波在空气中的波长为34 cm,传播速度为340 m/s,这列声波传入另一介质时,波长变为68 cm,它在这种介质中的传播速度是多少?该声波在空气中与介质中的频率各是多少?

6.一只汽船以4m/s速度在无风河面上航行,船上发生一声鸣笛,旅客在3s后听到前方悬崖反射回来的声音,问悬崖离汽船原来的位置有多远?

7.一平面波,以30°的入射角投射到两种介质的交界面,发生了折射,折射角为45°,当入射波的波长为10厘米时,那么折射波的波长是多少?

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1.人在室内讲话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 2.下列说法正确的是( ) A.入射波面与法线的夹角为入射角 B.入射角跟反射角相等

C.入射波线与法线的夹角为入射角 D.入射波线与界面夹角为入射角

3.一列声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,若?1=2?2,则该声波在两种介质中的频率之比和波速之比分别为 A.2∶1,1∶1 B.1∶2,1∶4 C.1∶1,2∶1 D.1∶1,1∶2

4.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、同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同

C、球面波的波面是以波源为球心的一个个球面

D、无论怎样的波,波线始终和波面垂直

5.甲、乙两人平行站在一堵墙前面,二人相距2a,距离墙均为3a,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.听不到 B.甲开枪3t后

C.甲开枪2t后 D.甲开枪3+7

2

t后

6.以下关于波的认识,正确的是( )

A.潜水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

7.人们听不清对方说话时,除了让一只耳朵转向对方,还习惯性地把同侧的手附在耳旁,这样做是利用声波的________提高耳的接收能力.

8.声波在空气中传播速度v1=340米/秒,在钢铁中的传播速率为4900米/秒,一人用锤子敲击一下铁桥的一端而发出声音,经空气和桥传到另一端的时间差为2秒,则桥长________米,空气中和钢铁中声波的频率之比是________,波长之比是________.

9.某雷达站正在跟踪一架飞机,此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来;某一时刻雷达发出一个无线电脉冲,经200μs后收到反射波;隔0.8s后再发出一个脉冲,经198μs收到反射波,已知无线电波传播的速度为c=3×108m/s,求飞机的飞行速度v.

10.某列波以60°的入射角从介质甲射到介质乙的界面上同时发生反射和折射,若反射波线与折射波线成90°角,

波在介质乙中的波速为1.2×105

km/s,求波在介质甲中的速度是多少?

11.一木匠在房顶上用铁锤钉钉子,有一位过路者在观察,他看到锤子举到最高点时,也恰好听到敲打声,他抬手看了看手表,木匠敲了8下用4 s,他便很快估计出他到木匠的最小距离不小于85 m,设声速为340 m/s,木匠上举和向下放锤的时间相等,说说旁观者用的方法,写出他到木匠距离的表达式.

12.一平面波,以30°的入射角投射到两种介质的交界面,发生了折射,折射角为45°,当入射波的波长为10厘米时,那么折射波的波长是多少?

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第六届 惠更斯原理 自主学目标 1.知道什么是波面、波线、平面波、球面波. 2.理解惠更斯原理,并能用惠更斯原理解释物理现象. 知识点归纳 一、波面、波线及波的分类 1.波面:在波的传播过程中,任一时刻① 都相同的介质质点所组成的面. 2.波线:与波面② 的那些背离波源的线,代表了波的③ . 3.波的分类 球面波:波面是④ 的波. 平面波:波面是⑤ 的波. 二、惠更斯原理 1.内容:介质中任一波面上的各点,都可以看作发射子波的⑥ ,其后任意时刻,这些子波在波前进方向上的⑦ 就是新的波面. 2.惠更斯原理的应用:如果知道某时刻一列波的某个⑧

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