反射和折射ReflectionandRefraction.PDF

香港中學文憑 物理科 必修部份 波動 (核心課題) v1.0 1.3. 射和折射 （Reflection and Refraction ） l 一般嚟講，我哋只可以知道波動係存在嘅，但波嘅波形通常都係用肉眼睇唔到嘅。 n 例如我哋只可以見到光、聽到聲音，但我哋見唔到光波同聲波嘅波形。 l 所以喺學有關波嘅現象嘅時候，我哋會用最容易見到嘅水波（water wave ）嚟做例子。 n 所以喺依度劃嘅波陣面圖（wavefront diagram ）都係水波嘅圖。 1.3.1. 認識於平障礙物/ 射物/表面上波的反射 (Realizing the Reflection of Waves at a Plane Barrier/Reflector/Surface) 其實大家唔駛理咩叫平障礙物、反射物同表面，總之就有一個面擋於波嘅傳播 。 而有關波嘅反射，我哋要識得劃直線脈衝同圓形脈衝嘅反射圖。 直線脈衝 (Straight Pulse) l 直線脈衝係由一個長形嘅振動器（Oscillator ）喺水 面上振動而形成嘅。 l 形成嘅波陣面（右圖中嘅藍色線）會好似一條一 條平行線咁向前走 。 n 平行線之間嘅距離就係波長 n 而波傳播嘅方向係同波陣面垂直 。 l 當個波遇到平面障礙物時，波會以 “入射角＝反 射角” (Incident Angle = Reflected Angle) 嘅原則 被反射返出嚟（右圖中嘅紅色線）。 l 留意：反射後波長係冇改變嘅。 圓形脈衝 (Circular Pulse) l 圓形脈衝係由一個點源 （point source ）喺水面上振 動而形成嘅。 l 形成嘅波陣面（右圖中嘅藍色線）會好似一個一個 圓形咁向外擴散。 n 圓與圓之間嘅距離就係波長 。 l 當遇到平面障礙物時，波動亦會以 “入射角＝反射 角”嘅原則被反射出嚟。 l 但當我哋要畫圖嘅時候，我哋就先要定出波源嘅 “像”（在障礙物嘅後方 ，像與障礙物嘅距離相等 於波源與障礙物的距離）。之後再以 “像”為圓心 劃出反射後嘅波陣面（右圖中嘅紅色線）。 文憑溫習室 http://www.takwing.idv.hk/dse_room/ 香港中學文憑 物理科 必修部份 波動 (核心課題) v1.0 1.3.2. 檢測反射中相位變化的條件（Examining the Condition for a Phase Change on Reflection ） 既然以往會考都冇“相位”出現過 ，依個課題都係由A-Level 嘅課程度引入嚟嘅。 l 我哋可以透過以下嘅反射嘅例子嚟明白咩叫 “反射中相位變化”： n 先把彈簧放在地上並把彈簧的其中一端釘死喺 的底 部（但地上某點）。 n 擺動彈簧後我哋會見到一個波向前走。 n 當波撞到 後便會 “反射”返出嚟。 n 留意經反射後嘅波形係倒轉咗嘅。 u 這就是 “反射中相位變化” 。 u 而當中嘅相位變化係180° l 如果我哋耐將彈簧嘅一端固定係一條軌道上，令到彈簧可以自由咁擺動。之後重覆以上嘅實 驗 。我哋會發現 ： n 當波撞到 後依然會 “反射”返出嚟。 n 但當中反射出嚟嘅波並冇倒轉到（即係冇相位變化）。 l 由以上實驗我哋可以推論出當波進行反射嘅時候其實相位變化並唔係一定會發生 。 n 而決定相位變化發唔發生嘅條件就係同波所撞到嘅 “障礙嘅密度”有關 ： u 如果波撞到一個密度較高嘅障礙物而作出反射 ： ÿ 相位變化會發生 ，而相位變化一定會係180° 。 u 如果波撞到一個密度較低嘅障礙物而作出反射 ： ÿ 相位變化不會發生 。 l 以上嘅概念對大家嚟講可能有D 抽象，因為： n 相位本身已經係睇唔到。就算我哋用水波都唔係咁易睇到相位嘅變化 。 n 而大家更可能唔明咩叫 “撞到密度較低嘅障礙物而作出反射”。 u 一般嚟講我哋 “見”嘅反射都係 “撞到一個密度較高嘅障礙物而作出反射”。 ÿ 例如光波遇到鏡或金屬表面、