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机械波的特点 波的反射 光的折射定律折射率
发布时间：2023-07-19
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第二章、机械波
1、机械波的特点：
（1）每一质点都以它的平衡位置为中心做简振振动；后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动。
（2）波只是传播运动形式（振动）和振动能量，介质并不随波迁移。
用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。简谐波的图象是正弦曲线，也叫正弦波简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线，但他们的意义是不同的。
2、波长、波速和频率（周期）的关系
描述机械波的物理量
（1）波长：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。
（2）频率f：波的频率由波源决定，在任何介质中频率保持不变。
（3）波速v：单位时间内振动向外传播的距离。波速的大小由介质决定。
3、波的反射和折射波的干涉和衍射Ⅰ
4、惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，而后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面。
5、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。、波的干涉和衍射相差不多。
衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。产生显著衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域振动减弱，并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。产生稳定干涉现象的条件是：两列波的频率相同，相差恒定。
稳定的干涉现象中，振动加强区和减弱区的空间位置是不变的，加强区的振幅等于两列波振幅之和，减弱区振幅等于两列波振幅之差。判断加强与减弱区域的方法一般有两种：一是画峰谷波形图，峰峰或谷谷相遇增强，峰谷相遇减弱。二是相干波源振动相同时，某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强，是半波长奇数倍时振动减弱。干涉和衍射是波所特有的现象。
6、多普勒效应
1.多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应。他是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的。
2.多普勒效应的成因：声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接受到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。
3.多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。
4.多普勒效应的应用：
①现代医学上使用的胎心检测器、血流测定仪等有许多都是根据这种原理制成。
②根据汽笛声判断火车的运动方向和快慢，以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向等。
③红移现象：在20世纪初，科学家们发现许多星系的谱线有“红衣现象”，所谓“红衣现象”，就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移，这种现象可以用多普勒效应加以解释：由于星系远离我们运动，接收到的星光的频率变小，谱线就向频率变小（即波长变大）的红端移动。科学家从红移的大小还可以算出这种远离运动的速度。这种现象，是证明宇宙在膨胀的一个有力证据。
7、波的反射
1.波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射．
2.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。
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
8、波的折射
1.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
2.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．
（2）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：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．
9、光的折射定律折射率
光的折射定律，也叫斯涅耳定律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．如果用n来表示这个比例常数，就有折射率：光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的．这个常数n跟介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质的折射率．
i是光线在真空中与法线之间的夹角．
r是光线在介质中与法线之间的夹角．光从真空射入某种介质时的折射率，叫做该种介质的绝对折射率，也简称为某种介质的折射率
