用几何画板分析超声波碎石机的工作原理

近日，微主在网络上看到一道以超声碎石为背景的物理题，但是再次检索时，发现竟然检索不到了，比较遗憾。

经过检索，看到网络上有如下图所示的简要的介绍，原来是碎石机产生的超声波经过一个曲面反射后，再汇聚在需要碎石的区域，利用超声波的能量将结石击碎，然后排出体外。

那么，什么样的一个曲面能够将从一个固定点发出的超声波反射后，可以在另外一个固定点汇聚呢？

那肯定是椭球面，从椭球面的一个焦点发出的光线经过椭球面反射后，一定汇聚在另一个焦点上。如果在椭球面的一个焦点放置超声波源，把肾结石的病灶放置在另一个焦点上，超声波的能量就会在结石上汇集，继而震碎结石。

在几何画板中，利用几十种椭圆绘制方法中的一种，绘制两个半椭圆，反射面在左侧，右边的虚线用于显示椭圆的轮廓。

利用“点”工具在左侧的椭圆轨迹上点击一下，创建一个动点，然后连接动点和两个焦点，同时选择动点和入射光线，在“作图”菜单中选择“轨迹”命令，设置采样数量为20，然后确认，系统就自动绘制出了入射光线族，同理绘制出反射光线族。如此一来，就绘制出了超声波碎石机的工作原理图。

最后需要指出的是，多喝水，多运动，不要以为有了超声波碎石机就无所顾忌，超声波碎石机的效果再好，还是不要体验的好。

| 创客焦作 | 

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