第十二章 机械波4、波的反射和折射18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕 兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现 蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物 的位置的。这种尖叫声在每秒2万到10 万赫兹之间，我们的耳朵对这样频率 范围内的声波是听不到的。这样的声 波称为超声波。蝙蝠发出超声波，然 后借助物体反射回来的回声，就能判 断出所接近的物体的大小、形状和运 动方式。蝙蝠的“眼睛”隐形飞机F117雷达确定目标 示意图雷达是利用无线电波发现目标 ，并测定其位置的设备。由于 无线电波具有恒速、定向传播 的规律，因此，当雷达波碰到 飞行目标(飞机、导弹）等时， 一部分雷达波便会反射回来， 根据反射雷达波的时间和方位 便可以计算出飞行目标的位置 。由于一般飞机的外形比较复杂， 总有许多部分能够强烈反射雷达 波，因此整个飞机表面涂以黑色 的吸收雷达波的涂料。一、波面和波线 波面：同一时刻，介质中处于波峰或 波谷的质点所构成的面叫做波面波线：用来表示波的传播方向的跟各 个波面垂直的线叫做波线 惠 更 斯C.Huygens荷兰物理学家(1629-1695)返回二、惠更斯原理波动所到达的媒质中各点，都可以看作 为发射子波的波源，而后一时刻这些子 波的包迹便是新的波阵。三、惠更斯原理内容三、惠更斯原理内容 介质中任一波阵面上的各点， 都是发射子波的新 波源，其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波 阵面。根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波阵面， 就可以确定下一时刻的波阵面。利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何 作图方法确定下一时刻的波面，从而确定波 的传播方向。例如当波在均匀的各向同性介 质中传播时，用上述作图法求出的波面的几 何形状总是保持不变的。t时刻波面波传播方向t+t时刻波面平面波utt+ t球面波.t 时刻的波面t+t时刻的波面子波波源tu用惠更斯原理确定 下一时刻平面波的波前用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波前. . .子波波源t+t时刻 的波面t 时刻 的波面tu四、波的反射 波遇到障碍物会返回来继续传播， 这种现象叫做波的反射 反射规律入射角（i）和反射角（i）：入射波的波 线与平面法线的夹角i叫做入射角反射波 的波线与平面法线的夹角i 叫做反射角 反射定律：入射线、法线、反射线在同一平 面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射 角等于入射角。反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同波遇到两种介质界面时，总存在反射 练习1： 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，那么它至少要离障碍物多远?五、波的折射 波的折射：波从一种介质进入另一种介质时， 波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射 折射规律： 1、折射角（r）：折射波的波线与两 介质界面法线的夹角r叫做折射角 折射定律：入射线、法线、折射线在同 一平面内，入射线与折射线分居法线两侧 入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于 波在第一种介质中的速度跟波在第二种介 质中的速度之比：折射波的频率、波速、波长与入射波的相等吗？ 为何 ？ 折射规律 c：折射波的波速、波长均发生改变 a：入射波波线与折射波波线及界面法线在同一平面内；b：折射波频率等于入射波频率.波速不同传播方向改变折射率：由于一定的介质中的波速是一定的，所以 是一个只与两种介质的性质有关 而与入射角度无关的常数，叫做第二种介 质对第一种介质的折射率由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点，A、 B点会发射子波， 经t后， B点发射的子波到达界 面处D点， A点的到达C点，证毕定理证明定理证明: :当入射速度大于折射速度时，折射角折向法 线.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法 线.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折 射中的特例在波的折射中，波的频率不改变，波速和波 长都发生改变 波发生折射的原因：是波在不同介质中的速 度不同 波 的 反 射规律 ： 1入射波波线反射波波线和法线在同一平面内反射角等于入射角定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。小 结规律：波 的 折 射定义：波从一种介质射入另一种介质时，传播 方向会发生改变，这种现象叫波的折射。入射波波线折射波波线和法线在同一平面内 人体各个内脏的表面对超声 波的反射能力是不同的，健康 内脏和病变内脏的反射能力也 不一样平常说的“B超”就是根 据内脏反射的超声波进行造影 ，帮助医生分析体内的病变的 。“B超”是亮度调制型超声诊断 仪的简称。由于能在荧光屏上 显示出断面图像，所以又称断 面显像仪。它所显示的图像具有与人体解剖位置直接对应的特点，所 以十分直观，使用方便，诊断正确率高。近年来，B型超 声显象仪已被用于许多脏器的检查，但脑和眼等部位的辅 助检查仍以A型为主。B 超