2019高中物理第十二章第6节惠更斯原理讲义（含解析）新人教版

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1、惠更斯原理一、波面、波线和惠更斯原理┄┄┄┄┄┄┄┄①1．波面、波线(1)波面：在波的传播过程中，某时刻任何振动状态都相同的介质质点所组成的面，叫做波面。(2)波线：与波面垂直，代表了波的传播方向的那些线，叫做波线。如图所示：(3)波的分类①球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以波源为球心的一个个球面，波线就是这些球面的半径；②平面波：波面是平面的波。2．惠更斯原理(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。(2)作用①如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯

2、原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向；①利用惠更斯原理只能解释衍射现象中波的传播方向，不能解释波的强度，无法说明衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系。①[判一判]1．波面一定与波线垂直(√)2．波面一定是平面(×)3．波的传播方向与波面平行(×)4．用惠更斯原理能够解释波的衍射现象与障碍物大小的关系(×)[说明]惠更斯原理的实质：波面上的每一点(面源)都是一个次级波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络面就是该时刻总的波动的波面。其核心思想是：介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的。二、波的反射

3、和折射┄┄┄┄┄┄┄┄②1．波的反射：波遇到两种介质的界面会返回来继续传播的现象。2．反射角和入射角(1)入射角：入射波的波线与界面法线的夹角，如图中i。(2)反射角：反射波的波线与界面法线的夹角，如图中i′。3．波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生偏折的现象。如图所示。②[选一选]人在室内讲话的声音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解析：选B　室内声音多次反射后叠加，声音变洪亮，B正确。[注意]1．关于反射波的两点提醒(1)波在同一均匀介质中传

4、播可以看成匀速直线运动，其规律可以利用匀速直线运动的规律进行分析。(2)反射波的波长、频率、波速跟入射波的相同。2．关于波的折射的两点提醒(1)波在两种介质的界面上发生折射的原因是波在不同介质中的传播速度不同。(2)对于入射角为零的特殊现象，折射角也为零，即沿原方向传播，但介质发生了变化，其波长和波速也相应发生变化。1.回声测距(1)当声源不动时，声波遇到了障碍物会返回来继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下，用的时间相等，设经过时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s＝v声·。(2)当声源以速度v向

5、静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声＋v)·。(3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声－v)·。2．超声波定位蝙蝠、海豚能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来。蝙蝠、海豚就是根据接收到的反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置，从而确定飞行或游动方向。[典型例题]例1.随着我国经济的快速增长，旅游事业迅速发展，其中回归大自然的滨海游、生态游等休闲度假游，备受人们的喜爱。如图所示，一艘汽船以4m/s的速度在无风河面上

6、航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3s后听到前方悬崖反射回来的声音，则悬崖离汽船原来位置的距离为(已知声速为340m/s)(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A．258mB．340mC．516mD．680m[解析]　如图所示，汽船发出鸣笛声在B处，旅客听到回声位置在A处，即3s内汽船前进了A、B间距离l，则声波经过2s－l的距离。v声t＝2s－l＝2s－v船t，得s＝＝m＝516m。[答案]　C[点评]　求解回声测距问题的技巧(1)求解反射波的波速是解题的基础。若入射波和反射波在同一种均匀介质中传播，则反射波的波速与入射波相同。(2)正确画出声波及物体运

7、动过程的几何关系图是解题的突破口。(3)由s＝vt求得声波及物体运动的距离并列出几何关系方程是解题的关键。[即时巩固]1．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340m/s，则这个山谷的宽度约为(　　)A．170mB．340mC．425mD．680m解析：选C　d＝340×m＝425m。1.波的反射和折射的比较波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射和折射现象，一些物理量相应发生了变化，比较如下：波现象比较项　　　波的反射波的折射传播方向改

8、变，θ反＝θ入改变，θ折≠θ入频率f不变不变波速v不变改变波长λ不变改变2.关于