6 惠更斯原理 夏天的雨季，大雨来临前一道闪电过后，接着我们会听到一阵“轰轰隆隆”的雷鸣，说一说这种雷声是怎么形成的． 提示：云层积累的大量电荷放电，形成闪电同时发出巨大声音，闪电声在不同云层之间反复反射，所以较长时间内听到“轰轰隆隆”的声音． 【例1】 请利用惠更斯原理解释球面波的传播． 【导思】 1.惠更斯原理是什么？ 2．什么样的波叫球面波？ 【解析】 如图所示，以O为球心的球面波在时刻t的波面为γ，按照惠更斯原理，γ面上每个点都是子波的波源．设各个方向的波速都是v，在Δt时间之后各子波的波面如图中小半圆所示，小半圆的半径是vΔt.γ′是这些子波波面的包络面，它就是原来球面波的波面γ在时间Δt后的新位置．可以看出，新的波面仍是一个球面，它与原来球面的半径之差为vΔt，表示波向前传播了vΔt的距离，其球心为O，其半径方向表示波线，表示了波的传播方向． 【答案】 见解析 【点拨】 在利用惠更斯原理解释波的传播时，画Δt时间后子波的波面时，为使图更美观，通常画成均分或对称的形式． 如图所示，新的波面γ′与原来球面γ的半径之差为vΔt，表示波向前传播了vΔt的一段距离． 解析：理解惠更斯原理是解题的关键． 考点二 波的反射 1．波的反射 (1)定义：波遇到障碍物会返回来继续传播的现象，叫做波的反射． (2)入射角和反射角 入射角：入射波的波线与法线的夹角，如下图中的α. 反射角：反射波的波线与法线的夹角，如上图中的β. (3)波的反射定律 波发生反射现象时，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，如图所示，β＝α. 反射波与入射波在同一介质中传播，介质决定波速，因此波速不变，波的频率是由波源决定的，因此波的频率也不改变，由此我们可知波长也不改变.即反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同. 【例2】 甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距2a，距离墙均为a，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t后 【导思】 1.枪响后声波直接传到乙和经墙反射后传到乙，哪个路程大？所用时间呢？ 2．声波反射后传到乙所经路程如何计算？ 【解析】 乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故t＝.甲、乙两人及墙的位置如右图所示，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如图中AC和CB，由几何关系可得：AC＝CB＝＝2a，故第二声枪响传到乙的耳中的时间为t′＝＝＝2t. 【答案】 C 【规律总结】 解决此类问题要注意以下两点：①利用反射定律解决实际问题，主要是利用声波的直线传播及其反射特点，考查匀速直线运动的规律的应用．②利用声波的反射测量距离、速度是此类问题的重点，应利用声波的直线传播和反射定律作出运动的示意图，再结合几何关系求解． 有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时汽车到山崖的距离有多远？(v声＝340 m/s) 答案：325 m 解析：该题考查波的反射在实际问题中的应用．若汽车静止，问题就简单了，现汽车是运动的．右图为汽车与声波的运动过程的示意图．设汽车由A运动到C的路程为s1，C点到山崖B的距离为s；声波由A传到B再反射到C的路程为s2，因汽车与声波运动时间同为t，则有s2＝s1＋2s，即v声t＝v汽车t＋2s， 所以s＝＝ m＝325 m. 考点三 波的折射 1．定义：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象． 2．折射角(γ)：折射波的波线与两介质界面法线的夹角γ叫做折射角．如图所示． 3．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在法线两侧．入射 ... ...
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