1.超声波在固体界面上的反射

1）固体中纵波斜入射于固体/气体界面，如图1-24所示。

图1-24 固体中纵波斜入射于固体/气体界面

图1-24中α_L为纵波入射角，为纵波反射角，为横波反射角，其反射定律可用式（1-26）表示。

因入射纵波L与反射纵波L₁在同一介质中传播，故它们的波速相同，即，所以。又因同一介质中纵波波速大于横波波速，即，所以。

2）固体中横波斜入射于固体/气体界面（见图1-25）和第Ⅲ临界角。

图1-25 固体中横波斜入射于固体/气体界面

图1-25中α_S为横波入射角，为横波反射角，为纵波反射角，其反射定律可用式（1-27）表示。

因入射横波S与反射纵波S₁在同一介质中传播，故它们的波速相同，即，所以。又因同一介质中纵波波速大于横波波速，即，所以。从式（1-27）可以看出，随着入射角α_S的不断增大，不断增大，当α_S到达某一值时，，固体介质中只有横波，此时α_S称为第Ⅲ临界角，用符号α_SK3表示。

2.超声波的折射

1）纵波斜入射的折射（见图1-26）和第Ⅰ、第Ⅱ临界角。

图1-26中α_L为第一介质的纵波入射角，β_L为第二介质的纵波折射角，β_S为第二介质的横波折射角，其折射定律可用式（1-29）表示。

在第二介质中，因，则β_L>β_S，所以横波折射声束总是位于纵波折射声束与法线之间。(www.daowen.com)

从式（1-29）可以看出：随着入射角α_L的不断增大，β_L不断增大，当α_L到达某一值时，β_L=90°，纵波全反射，此时α_L称为第Ⅰ临界角，用符号α_LK1表示，如图1-27所示。

图1-26 纵波斜入射的折射

图1-27 第Ⅰ临界角

在越过第Ⅰ临界角后，随着入射角α_L的不断增大，β_S不断增大，当α_L到达某一值时，β_S=90°，横波全反射，此时α_L称为第Ⅱ临界角，用符号α_LK2表示，如图1-28所示。

由此可以看出，若要使第二介质中产生纯横波，就必须使入射角α_L满足α_LK1≤α_L<α_LK2的关系。常用的超声波斜探头的入射角就在这一范围内。

当α_L≥α_LK2时，在第二介质表面产生表面波，常用的表面波探头的入射角就在这一范围内。常用介质纵波的第Ⅰ、第Ⅱ临界角见表1-3。

图1-28 第Ⅱ临界角

表1-3 常用介质纵波的第Ⅰ、第Ⅱ临界角

2）横波斜入射的折射。横波斜入射时，其折射定律可用式（1-32）表示。

3）由于气体和液体不能传播横波，所以不是任何情况下反射波和折射波都有波型的转换。