第3章第2节　波的反射和折射—2020-2021学年同步新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册讲义

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第2节　波的反射和折射

学习目标：1.[物理观念]知道波面、波线的概念．　2.[科学思维]了解惠更

斯原理．　3.[科学思维]掌握波的反射定律和折射定律．

一、波的反射

1．波面和波线

(1)波面：从波源发出的波，经过相同传播时间到达的各点所组成的面，如

图所示．

波面和波线

(2)波线：用来表示波的传播方向的线，波线与各个波面总是垂直的．

2．波的分类

(1)球面波：波面是球面的波．如空气中的声波．

(2)平面波：波面是平面的波．如水波．

3．波的反射

(1)反射现象：波从一种介质传播到另一种介质表面时，返回原来介质传播

的现象．

(2)反射定律：反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波线和入射

波线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角．

二、波的折射

1．折射现象：波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质时，传播方向

发生偏折的现象．

2．折射定律：＝，式中 v1和v2分别是波在介质 Ⅰ 和介质 Ⅱ 中的波速．

三、惠更斯原理

1．内容：介质中波面上的每一个点，都可以看成一个新的波源，这些新波

源发出子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的波面．

2．包络面：某时刻与所有子波波面相切的曲面．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)只有平面波的波面才与波线垂直． (×)

(2)任何波的波线与波面都相互垂直． (√)

(3)反射波的频率、波速与入射波相同． (√)

(4)折射波的频率、波速与入射波相同． (×)

2．(多选)下列说法中正确的是(　　)

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．任何波的波线都表示波的传播方向

D．有些波的波面表示波的传播方向

BC　[不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项 A错误，B

正确；只有波线才表示波的传播方向，选项 C正确，D错误．]

3．(多选)下列叙述属于波的反射现象的是(　　)

A．在空房间里讲话，会感到声音比在野外响

B．水波从深水区入射到浅水区方向变化

C．讲话者又听到自己的回声

D．声波从空气中进入水中速度变大

AC　[选项 A、C都属于波的反射现象，B、D属于波的折射现象．]

惠更斯原理

波面一定是平面吗？根据如图思考波线与波面的关系是怎样的．

提示：波面不一定是平面．波线与波面互相垂直，一定条件下由波面可确

定波线，由波线可确定波面．

1．对波线与波面的理解

(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)波线是有方向的一簇线，它的方向代表了波的传播方向．

(3)波线与波面互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线可确定波

面．

2．惠更斯原理的实质：波面上的每一点(面源)都是一个次级球面波的子波

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．

3．惠更斯原理的局限性：光的直线传播、反射、折射等都能用此来进行较

好的解释．但是，惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能解释衍射现象与狭缝或

障碍物大小的关系，而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在，而倒退波显然是

不存在的．

【例 1】　(多选)下列叙述中正确的是(　　)

A．空间点波源发出的球面波，其波面是一个球面，波线就是以波源为圆

心的同心圆

B．平面波的波线是一条直线，其波线相互平行

C．根据惠更斯原理，波面各点都可看作一个子波源，子波前进的方向的

包络面就是该时刻的波面

D．利用惠更斯原理，只要知道 t时刻波面的位置和波速，就可确定 t＋Δt

时刻波面的位置

BCD　[球面波的波线沿球面的半径方向，A错误；平面波的波线是一条直

线，由于波线与波面垂直，故平面波的波线相互平行，B正确；由惠更斯原理

可知，C正确；利用惠更斯原理，只要知道 t时刻波面的位置和波速，就可确定

另一时刻波面的位置，D正确．]

利用惠更斯原理解释波的传播的一般步骤

(1)确定一列波某时刻一个波面的位置．

(2)在波面上取两点或多个点作为子波的波源．

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