7_08波的反射和折射
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02-07-08
波的反射和折射

 

  如果介质是均匀的,波在传播途中波速不变,因此波的传播方向是不会改变的。而当波从一种介质传到另一种介质时,波速在两种介质的分界面上要发生突变。结果,在波速突变的分界面上,波的传播方向要发生改变,入射波的一部分被反射,形成反射波;另一部分穿过分界面透射入第二种介质后,改变了传播方向,形成折射波。上述现象分别叫做波的反射和折射。

  根据实验结果,可得到波动的反射定律和折射定律。现在我们应用惠更斯原理来解释波的反射和折射。

  

                  
  如右图所示,设有平面波向着两种介质(Ⅰ和Ⅱ)的分界面以波速速度传播。当波传播到分界面上后,将发生反射,即波从分界面上返回到原来的介质中传播。应用惠更斯原理可以确定反射波的波面及波线,因而确定了反射波的传播方向。声波在传播过程中遇到障碍物(其线度大于声波波长)时,将按照波的反射定律,发生反射。例如,人们在山区大声说话时,声波在远处的高山反射,使人们听到回声;又如,下雷雨时,雷声经天空的浓密云层多次反射,回声不绝,故可听到雷声轰鸣。而在室内有人讲话时,由于声源离墙壁不远,原声波与反射声波传入听者耳朵的时间相差甚短,听者不易感受两波到达的前后,故察觉不到回声。

 

  当入射波在两种介质的分界面上发生反射的同时,另一部分入射波从一种介质透入另一种介质。由于在两种不同的介质中,波速是不相同的,因此,在分界面上要发生折射现象,即波的传播方向有所偏折,如下图所示。应用惠更斯原理也可以方便地确定折射波的波面及波线,据此可确定折射波的传播方向。应该指出,当波从波速大的介质折入波速小的介质中时,折射线折向法线;当波从波速小的介质折入波速大的介质中时,折射线折离法线。
  
波的反射和折射,在日常生活和生产中应用甚广。例如,在地震勘探中,由爆破(即人为制造的波源)激发的地震波在地壳中传播时,根据所产生的反射和折射情况,可以勘探各种矿藏、储油、气层或地层构造。