18.3 惠更斯原理
惠更斯原理公式
惠更斯原理公式惠更斯原理是物理学中一个非常重要的概念，它对于理解波的传播有着关键的作用。
咱先来说说啥是惠更斯原理。
简单来讲，就是波面上的每一个点都可以看作是一个新的波源，这些新波源发出的子波在后续时刻形成了新的波面。
就拿水面上的涟漪来说吧，当你往平静的水面扔一块石头，石头入水的那一点就产生了水波。
这时候，水波向外扩散，波面上的每一个点都像是一个小小的“发射器”，不断地往外发射新的小波。
这些小波相互叠加，就形成了我们看到的一圈圈不断扩大的水波。
咱们再来看惠更斯原理的公式。
它虽然不像“1+1=2”那么简单直观，但也不是什么让人摸不着头脑的“怪物”。
比如说，在研究光的折射和反射的时候，惠更斯原理就能大显身手。
光从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
这时候，我们就可以用惠更斯原理来解释为什么光会改变传播方向。
还记得我上高中的时候，物理老师在课堂上给我们做了一个实验。
他用一束激光穿过玻璃砖，让我们观察光的折射路径。
然后，他就开始用惠更斯原理给我们讲解，边讲边在黑板上画图，那认真劲儿，就好像他不是在教我们知识，而是在雕琢一件艺术品。
当时我就觉得，这物理世界可真神奇，一个小小的原理就能解释这么多奇妙的现象。
惠更斯原理在声学中也有很大的用处。
比如在一个大教室里，老师在讲台上讲话，声音是怎么传到教室每个角落的呢？这时候惠更斯原理就能告诉我们，声音以波的形式传播，每一个声波的“点”都在不断产生新的“小波”，从而让声音充满整个空间。
在实际生活中，惠更斯原理的应用可多了去了。
像雷达的工作原理，就是利用了电磁波的传播特性，而这背后，惠更斯原理也发挥着重要的作用。
还有地震波的监测，通过对地震波传播的研究，科学家们可以更好地了解地球内部的结构。
总之，惠更斯原理虽然看起来有点复杂，但只要我们用心去理解，多结合实际的例子去思考，就能发现它其实就在我们身边，帮助我们解释和理解许多奇妙的现象。
不管是在学习物理的过程中，还是在日常生活里，多留意身边的这些“物理小秘密”，你会发现，这个世界真的充满了无尽的神奇和乐趣。
惠更斯原理
b
ac i
i'
B vt
A`
i
i'
A
B`
a` c` b`
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
一列波遇到障碍物发生反射，反射后它的
()
A．只有波长不变
B．只有波速不变
C．只有频率不变
D．波长、波速、频率均不发生变化
解析：波在发生反射时，入射波和反射波都在同一种介质
中传播，所以入射波和反射波的波速相等，由惠更斯原理
确定下一时刻球面波的波面
.
t +Δt 时刻
的波面
uΔt
t 时刻
的波面
子波波源
.
.. . . . ..
.. . . . ..
确定下时刻平面波的波面
t +Δt 时刻的波面
vΔt
.........
子波波源
t 时刻的波面
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
下列说法中正确的是
()
A．只有平面波的波面才与波线垂直
B．有些波的波线与波面相互平行
C．任何波的波线都表示波的传播方向
D．有些波的波面表示波的传播方向
解析：不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选
项 A、B 错误；只有波线才表示波的传播方向，选项 C 正确， D 错误。
答案：C
波的抓基础]
λλ甲 乙＝vv甲 乙＝21.0.28××110055＝2165
答案：(1)30° (2)2.08×105 km/s
26 (3)15
了变化。
3．折射定律
(1)内容：入射角的正弦跟折射角的正弦之比，等于波在
惠更斯原理的解释
惠更斯原理的解释
惠更斯原理，又称惠更斯-菲涅尔原理，是光学领域中的一条基本原理，由法国科学家惠更斯和菲涅尔于19世纪提出。
惠更斯原理的基本思想是：任何一个波前上的每一点都可以看成是次波源，这些次波源发出的球面波经过相同的时间传播到达波阵面上的任一点，这些波面作为振动体可用来重新建立新波面。
这一原理对光的传播和衍射现象进行了解释。
在光的传播过程中，当光遇到障碍物或通过狭缝时，它会以波动的方式传播，形成新的波阵面。
根据惠更斯原理，波前上的每一点都可以看作是次波源，它们发出的球面波经过相同的时间传播到达波阵面上的任一点，从而重新建立新的波阵面。
通过惠更斯原理，可以解释光的衍射现象。
当光通过狭缝或障碍物时，波前会发生弯曲，这就导致光的传播方向发生改变，从而产生衍射现象。
利用惠更斯原理，可以计算出衍射光的强度分布和衍射图样，从而研究光的衍射现象。
惠更斯定理
历史背景：人们对光的本性的认识经历了漫长的岁月，大约在十七世纪形成了两种对立的学说，即光的波动说与微粒说，但在以后很长一段时期内，微粒说占据统治地位，而波动说几乎消声匿迹．历史发展到十九世纪初，由于一连串的发现和众多科学家的努力使光的波动说再次复兴，并压倒了微粒说．二十世纪初，爱因斯坦提出了光的量子说，康普顿证实了光的粒子性，使人们对光的本性又有全新的认识，乃至到今天，人们认识到光具有波粒二象性．人们对光的本性的认识过程可概括为：光的波动说→光的微粒说→光的波动说→光的量子说→光的粒子说→光的波粒二象性．一、光的波动说的形成十七世纪形成了关于光的本性的两种学说，历史上主张光的波动说有笛卡儿、胡克、惠更斯等人．1．笛卡儿借助于以太来说明光的传播过程十七世纪上半叶，法国物理学家笛卡儿（1596—1650）曾用他提出的“以太”假说来说明光的本性．他用以太中的压力来说明光的传播过程．如果一物体被加热并发光，这意味着，物体的粒子处于运动状态并给予这一媒质的粒子以压力．这一媒质被称为以太，它充满了整个空间．压力向四面八方传播，在达到人眼后引起人的感觉，他把人们对物体的视觉比喻为盲人用手杖来感知物体的存在，他把光的颜色设想为起源于以太粒子的不同的转动速度，转得快的引起红色的感觉，转得慢的对应于黄色，最慢的是绿色和蓝色．他的主张是强调媒质的影响，以“作用”的传播为出发点，特别是以接触作用或近距作用为出发点，把光看作压力或者脉动运动的传播，因而笛卡儿被认为是光的波动说的创始人．2．胡克把光波与水波类比指出光的波动性胡克在1665 年出版的《显微术》一书，明确提出光是一种振动．他以钻石受到摩擦、打击或加热时在黑暗中发光的现象为例，认为发光体的一部分处在或多或少的运动中，又因金刚石很硬，肯定它是一种很短的振动．在分析光的传播时，胡克提到了光速的大小是有限的，并认为“在一种均匀媒介中，这一运动在各个方向都以相等的速度传播”，因此发光体的每一个振动形成一个球面向四周扩展，犹如石子投入水中所形成的波那样，而射线和波面交成直角．胡克还把波面的思想用于对光的折射现象的研究，提出了薄膜颜色的成因是由于两个界面反射、折射后所形成的强弱不同、超前落后不一致的两束光的叠合．这里已包含着波阵面、干涉等不少波动说的基本概念．3．惠更斯把光波与声波类比提出惠更斯原理，发展了光的波动学说。
简述惠更斯原理
简述惠更斯原理惠更斯原理，也叫“光的直线传播”原理，这一原理说明了光是沿直线传播的，从而否定了哥白尼的日心说。
【概念解释】惠更斯原理说明光从空气斜射入水中，在同样深度上，它的传播速度比垂直射入水中的光速还大。
【实验过程】实验材料：透明玻璃管、长蜡烛、有色玻璃片、一个平面镜。
实验现象：光线被反射回来，呈现出比在空气中斜射时稍微靠右一点的光束；透过有色玻璃看到光线在玻璃中是偏折的；用平面镜反射太阳光，在水中看到白光，且亮度与阳光照射时相同；将蜡烛竖直放置在两块平面镜之间时，可以观察到蜡烛发出的光经平面镜反射后，像和物都变得模糊起来。
实验结论：光是沿直线传播的。
惠更斯原理是光的直线传播原理和光沿直线传播规律的统称，即说明光是沿直线传播的，又表述了光传播的速度随着离开源头的距离增加而减小的趋势。
由此，人们也可以用这一原理制成各种教具和玩具。
例如，用惠更斯原理做成的凹面镜，把太阳光聚焦在屋顶上或墙壁上，让儿童在这里学习和游戏，就可以避免强烈的太阳光对眼睛造成伤害。
例如利用惠更斯原理制作的反射式望远镜，能够观察到百里以外的物体。
例如，利用惠更斯原理制作的照相机，能够拍摄出肉眼看不见的暗弱的微小物体。
例如，利用惠更斯原理制成的扩音器，能够把一根细竹管内的声音扩大几十倍甚至几百倍。
据说，这些教具已经走进我国的幼儿园。
【实验内容】 1．一个光具座； 2．一支蜡烛和一张白纸； 3．一个平面镜； 4．一个手电筒； 5．一张铁丝网。
【实验步骤】 1．使用前先检查光具座及各部分有无异常情况。
2．按图所示接通手电筒的电源，使光束射向光具座，调节手电筒的光束位置，使光斑位于白纸上。
3．转动平面镜，使光斑正好落在白纸上。
4．移动手电筒，改变光束的方向，再次观察白纸上光斑的位置。
5．通过实验可以证明光是沿直线传播的。
【知识链接】这一原理对我们有什么启示呢？为了保护眼睛，应该选择合适的地方，例如远离强烈的阳光。
同时还应该注意保护身体，不要因为有趣就忘记安全，例如小时候玩手电筒就很危险。
惠更斯原理
惠更斯原理引言惠更斯原理是一个物理学原理，描述了光的传播方式。
此原理是由法国科学家惠更斯于17世纪末提出的。
他通过实验和观察，发现光在传播过程中遵循一种特定的规律，这便形成了惠更斯原理。
惠更斯原理已经成为光学研究和应用的基础之一。
本文将详细介绍惠更斯原理及其应用。
惠更斯原理的内容惠更斯原理的核心观点是，任何一个点光源都可以看作是无限多个次级点光源的集合。
当光线从光源出发时，它们会沿着各自的传播路径前进。
当光遇到一个障碍物时，每个次级点光源会在障碍物上产生波动。
这些辐射波会沿着各自的传播路径传播，最终在空间上叠加成为一种新的波动模式。
这个新的波动模式被称为波前。
在惠更斯原理中，波前是一个重要的概念。
波前可以理解为一个由大量次级点光源组成的波面集合。
这些次级光源的振动频率和振幅是一致的，因此当它们叠加在一起时，就形成了波前。
波前的形状取决于光线传播过程中遇到的障碍物的形状。
应用领域惠更斯原理在光学研究和实践中有广泛的应用。
以下是其中一些常见的应用领域：1. 研究光的传播路径：通过应用惠更斯原理，可以了解光在传播过程中的路径和行为。
这对于光学仪器的设计和光传输系统的优化至关重要。
2. 干涉和衍射现象的解释：利用惠更斯原理，我们可以解释光的干涉和衍射现象。
干涉和衍射是光的波动性质在传播过程中产生的现象，通过惠更斯原理的解释，可以更好地理解这些现象并应用于实际中。
3. 光场重建：基于惠更斯原理，可以通过测量波前的相位和振幅信息来重建光场。
这在光学成像和光学信息处理中是非常重要的。
4. 自适应光学系统：自适应光学是一项利用惠更斯原理的先进技术。
它通过实时测量和校正光波的相位来消除传播过程中的畸变，从而提高图像质量和传输效率。
结论惠更斯原理是光学研究和应用中一个重要的基础原理。
它描述了光的传播方式，并通过波前的概念来解释光的行为。
惠更斯原理在光学研究、光学仪器设计和光传输系统优化等领域中有广泛的应用。
通过应用惠更斯原理，我们可以更好地理解光的性质并将其应用于实际中，推动光学技术的发展和创新。
《惠更斯原理》课件
对惠更斯原理的改进和推广
发展高阶惠更斯原理，考虑光在界面上的散射、 吸收和能量损失等因素。
将惠更斯原理与其他光学理论相结合，如几何光 学、波动光学和量子光学等。
探索惠更斯原理在新型光学材料和器件中的应用 ，如光子晶体、超材料和量子点等。
PART 05
惠更斯原理与现代科技
惠更斯原理在科技领域的应用
聚焦和成像。
02
干涉和衍射现象
光波在通过小孔、狭缝等障碍物时，会产生衍射现象；当两束或多束光
波相遇时，会产生干涉现象，这些现象都可以用惠更斯原理来解释。
03
全息摄影
全息摄影技术利用了惠更斯原理，通过记录并再现光波前的信息，实现
了三维图像的记录和再现。
水波的应用
波浪传播
惠更斯原理可以用来描述水波的传播规律，如波前的形状、波速 等。
地震波传播
地震波在地壳中传播时，也会表现出类似于水波和光波的干涉和衍 射现象，惠更斯原理可以用来解释地震波的传播规律。
波动方程
惠更斯原理是波动方程的基本原理之一，可以用来求解各种物理现象 中的波动问题，如弦振动、气体动力学等。
PART 04
惠更斯原理的局限性
惠更斯原理的假设条件
1
假设光在均匀介质中沿直线传播。
2
假设光在传播过程中不发生折射、反射或吸收。
3
假设光在界面上只发生反射或折射，不考虑其他 复杂现象。
惠更斯原理的局限性分析
对于非均匀介质或复 杂光学现象，惠更斯 原理可能无法给出准 确的描述。
在处理非线性光学现 象或量子光学现象时 ，惠更斯原理不再适 用。
在处理高阶光路或高 精度光学系统时，惠 更斯原理的误差可能 较大。
推动了光学和电磁波理论的进步
惠更斯原理知识要点归纳
惠更斯原理知识要点归纳惠更斯原理是物理学中的一项基本原理，它是描述波的传播过程的重要依据。
本文将对惠更斯原理的相关内容进行归纳总结，帮助读者更好地理解这一重要原理。
1. 惠更斯原理的基本概念惠更斯原理又称为波前二次重构原理，简要概括为：在任何时刻，波前上的每一点都可以看作是新的次波源，新的次波源所发射出的波，沿原波传播方向重构成为新的波前。
惠更斯原理的阐述可以从两个方面来理解。
（1）波前的演化惠更斯原理首先强调的是波前的演化，也就是随着时间的推移，波前上各个点的状态不停地发生变化。
如下图所示，波源 A 反复振动，向四周传播的波在波前上画出一系列同心圆。
当波源 A 向右移动一个波长时，这些圆圈就排列成更密集的波前一部分，而波后一部分则更加疏松。
因此，惠更斯原理认为波前随着时间的推移会不断演化，从而对应出不同的波形。
（2）新的次波源与波的重构随着波前的演化，惠更斯原理还指出，波在传播过程中始终是以波源为中心进行传播的。
当波到达某一点时，这一点的波前表面上的每一个小区域，都会感受到新的次波源发出的波，从而将这个小区域内的波向前传播。
这些新的次波源在整个波前表面上分布均匀，因此它们所发出的波也是均匀分布的。
它们之间相互干扰，交织在一起，由此形成了一个新的波前。
这样，整个波向前传播的过程就是由无数个波源发出的波汇聚在一起，重构成为新的波前。
惠更斯原理主要应用在波的传播过程中，不论是波的衍射、折射还是反射，都有它的应用。
以下是惠更斯原理在波的传播过程中的具体应用：（1）波的衍射和折射在波通过界面时，界面上的每一点也可以看作是新的次波源，它所发射出的波沿着原波的路径重构成为新的波前，这个过程就是波的折射。
（2）波的反射惠更斯原理的实验验证主要采用一种双缝干涉实验来进行验证。
这个实验的基本原理是在一面屏幕上开两个小缝，当光线透过两个小缝后在另一面屏幕上形成干涉条纹。
这些干涉条纹的存在说明每个小缝都可以看作是发出相干光的新波源，而这些新的波源则在另一个屏幕上干涉形成干涉图案。
简述惠更斯原理的内容
简述惠更斯原理的内容
惠更斯原理是指球形波面上的每一点（面源）都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络就是该时刻总的波动的波面。
其核心思想是：介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的。
球形波面上的每一点（面源）都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级
波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络就是该时刻总的波动的波面。
其核心思想是：介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的。
光的直线传播、反射、折射等都能以此来进行较好的解释。
此外，惠更斯原理还可解释晶体的双折射现象。
但是，原始的惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能解释衍射现象，而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在，而这显然是不存在的。
由于惠更斯原理的次波假设不涉及波的时空周期特性——波长，振幅和相位，虽然能说明波在障碍物后面拐弯偏离直线传播的现象，但实际上，光的衍射现象要细微的多，例如还有明暗相间的条纹出现，表明各点的振幅大小不等，对此惠更斯原理就无能为力了。
因此必须能够定量计算光所到达的空间范围内任何一点的振幅，才能更精确地解释衍射现象。
惠更斯原理和波的应用课件
波动现象在日常生活和科学研究中都有广泛的应用，如声 波、光波、电磁波等。这些波在传播过程中都会遇到不同 的障碍物，产生反射、折射、散射等现象。
光的衍射
光波在传播过程中，遇到狭缝或细丝时，会产生衍射现象 ，形成明暗相间的条纹。这种现象可以用惠更斯原理来解 释。
对未来研究的展望
复杂系统的研究
对于复杂系统，如生命系统、社会系统等，惠更斯原理和波的应用也有重要的启示作用。 未来可以深入研究这些系统中的波动行为和传播机制。
采用实验方法对惠更斯原理进行修正，通过实际测量波场分布来评估预测结果的准 确性
05
CATALOGUE
波的应用案例
超声波在医学诊断中的应用
01
02
03
超声波成像
利用超声波的反射和传播 特性，可以生成人体内部 的图像，有助于诊断疾病 。
胎儿监测
孕妇接受超声波检查可以 监测胎儿的生长发育情况 ，及时发现异常。
应用领域
建筑声学、环境声学等领域中涉及 声波传播的问题，如室内声场分布 、噪声控制等。
04
CATALOGUE
惠更斯原理的局限性
惠更斯原理的适用范围
仅适用于无耗媒质中传播的平面 波
不适用于电磁波传播，因为电磁 波传播过程中存在能量损耗
不适用于复杂媒质中的波传播， 因为复杂媒质中波的传播特性与
无耗媒质不同
振动分析
通过对机械设备的振动进行分析 ，可以检测其运行状态，预防故
障。
地震ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测
地震波的传播特性可用于探测地 下的地质构造和资源分布。
声呐技术
利用声波在水下传播的特性，进 行水下探测和导航。
06
CATALOGUE
总结与展望
惠更斯原理解释波的反射和折射
惠更斯原理解释波的反射和折射嘿，你知道吗？惠更斯原理就像是一把神奇的钥匙，能打开波的反
射和折射这两扇神秘大门呢！比如说，当我们往平静的水面扔一块石头，那泛起的涟漪就是波呀。
惠更斯原理说的是，波面上的每一个点都可以看作是一个新的波源。
就好像每一个涟漪的小圈圈都是一个小源头，会不断往外扩散新的波呢！那波的反射是怎么回事呢？这就好比你对着一面镜子喊，声音会
反射回来，这不是很神奇吗？波也是这样呀，当它碰到一个障碍物，
就会按照一定的规律反射回去。
再说说折射吧，这就像光线从空气进入水中会发生弯折一样。
波在
不同介质中传播速度不一样，所以就会发生折射啦。
哎呀，这可真是
太有意思了！
你想想看，要是没有惠更斯原理，我们怎么能理解这些奇妙的现象呢？就像没有指南针，我们在茫茫大海中就会迷失方向一样。
“那惠更斯原理到底有多重要呢？”这就不言而喻啦！它让我们能深
入探究波的世界，了解那些看似复杂却又充满魅力的现象。
它就像一
盏明灯，照亮我们在物理学海洋中前行的道路。
所以呀，一定要好好
理解惠更斯原理，它真的超级神奇，超级重要！。
惠更斯原理 课件
波现象 比较项
波的反射
波的折射
传播方向
频率 f 波速 v 波长 λ
改变
不变 不变 不变
θ 反=θ 入
改变
不变 改变 改变
θ 折≠θ 入
探究一
探究二
说明 1.频率 f 由波源决定,故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率即 波源的振动频率相同。 2.波速 v 由介质决定,因反射波与入射波在同一介质中传播,故波速不 变;而折射波与入射波在不同介质中传播,所以波速变化。 3.据 v=λf 知,波长 λ 与 v 及 f 有关,即与介质及波源有关,反射波与入射 波在同一介质中传播,频率相同,故波长相同。折射波与入射波在不同介质 中传播,f 相同,v 不同,故 λ 不同。
探究一
探究二
解析:波的频率取决于波源的振动频率,与介质无关,故同一音叉发出的 声波在水中与在空气中传播时频率相同。但机械波在介质中传播的速度只
取决于介质性质,与波的频率无关,声波在水中传播的速度大于在空气中传 播的速度。由 v=λf 知,声波在水中的波长应较大,对应于题图中波形曲线 b, 故只有选项 A 正确。
都跟入射波相同,利用波的反射可以进行回声测距和超声波定位。 2.回声测距 (1)当声源不动时,声波遇到了静止障碍物会返回来继续传播,由于反射
波与入射波在同一介质中传播速度相同,因此,入射波和反射波在传播距离 一样的情况下,用的时间相等,设经过时间 t 听到回声,则声源距障碍物的距 离为 s=v 声2������。
探究二
3.超声波定位 蝙蝠、海豚能发出超声波,超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回 来。蝙蝠、海豚就是根据接收到反射回来的超声波来确定障碍物或食物的 位置,从而确定飞行或游动方向。
警示:波在同一均匀介质中传播可以看成匀速直线运动,其规律可以利
18.3 惠更斯原理
i
媒质2 媒质 折射率n 折射率 2
7
A
•
•1 • 2 • E E C
i
第18章 波动
界面对波的折射
法线 D 媒质2 媒质 折射率n 折射率 2 媒质1 媒质 折射率n 折射率 1
12 第18章 波动
已知入射波的表达式,写反射波的表达式。 例1 已知入射波的表达式,写反射波的表达式。
ξ入 = Acos(ωt −kx + π/2) ( SI)
为参考点写反射波， 以b为参考点写反射波， b点的振动： 点的振动：
ρ1u1
o
ρ2u2
b
ξb入 = Acos(ωt −kl + π/2)
4 第18章 波动
水波通过窄缝时的衍射
5 第18章 波动
衍射： 衍射：尺度与波长相比
障 碍 物
广播和电视哪 个更容易收到? 个更容易收到?
更容易听到男的 还是女的说话的 声音？ 声音？
6
第18章 波动
亦适用于电磁波，非均匀和各向异性媒质； 亦适用于电磁波，非均匀和各向异性媒质； 解释衍射、反射、折射现象。 解释衍射、反射、折射现象。 2.用惠更斯作图法导出了光的反射定律与折射定律 2.用惠更斯作图法导出了光的反射定律与折射定律 历史上说明光是波动 • 作图步骤： 作图步骤： 界面对波 的反射 法线 媒质1 媒质 折射率n 折射率 1 B D
2 第18章 波动
惠更斯提出： 惠更斯提出：
(1) 行进中的波面上任意一点都 可看成是新的子波源； 可看成是新的子波源； (2) 所有子波源各自向外发出许 多子波； 多子波； 各个子波所形成的包络面， (3) 各个子波所形成的包络面，就 是原波面在一定时间内所传播 到的新波面。 到的新波面。 说明 若知某一时刻波 前，则可用几何方法 决定下一时刻波前。 决定下一时刻波前。
惠更斯原理及其应用.
R1
O
R2
1. 惠更斯原理
波在弹性介质中运动时,任一点P 的振动,将会 引起邻近质点的振动。就此特征而言，振动着的 P 点与波源相比，除了在时间上有延迟外，并无其他 区别。因此，P 可视为一个新的波源。1678年，惠 更斯总结出了以其名字命名的惠更斯原理：
介质中任一波面上的各点，都可 看成是产生球面子波的波源；在其后 的任一时刻，这些子波的包络面构成 新的波面。
雷达与隐形飞机
雷达是利用无线电波发现目标，并 测定其位置的设备。由于无线电波 具有恒速、定向传播的规律，因此， 当雷达波碰到飞行目标(飞机、导 弹）等时，一部分雷达波便会反射 回来，根据反射雷达波的时间和方 位便可以计算出飞行目标的位置。 由于一般飞机的外形比较复杂，总 有许多部分能够强烈反射雷达波， 因此整个飞机表面涂以黑色的吸收 雷达波的涂料。
折射
演示
波从一种介质射入另一种介 质时，传播方向会发生改变， 这种现象叫波的折射。
折射规律
a：入射波波线与折射波波线及 界面法线在同一平面内； b：折射波频率等于入射波频率.
c：折射波的波速、波长均发生
改变
折射波的频率、波速、波 长与入射波的相等吗？为 何？
波速不同
传播方向改变
sin i v1 sin r v2
惠更斯
一
惠更斯原理
介质中波动传播到的各点都可以看作 是发射子波的波源，而在其后的任意时刻， 这些子波的包络就是新的波前.
ut
平 面 波
球 面 波
R1
O
R2
S2
S1
新波阵面
原波阵面
t+t 时刻
障碍物的小孔成为新的波源
t 时刻
惠更斯原理
惠更斯原理
惠更斯原理是光的传播规律中的重要原理，它是由17世纪法国科学家惠更斯提出的。
惠更斯原理的核心思想是光的传播是沿着最短路径传播的，也就是光线在传播过程中会选择用时最短的路径。
这一原理在光的传播、干涉现象等方面都有着重要的应用。
首先，惠更斯原理对光的传播路径进行了描述。
光线在传播过程中会选择用时最短的路径传播，这也是光线传播的基本规律。
当光线从一种介质传播到另一种介质时，会根据不同介质的光密度和折射率选择最短路径传播，这也解释了光在不同介质中的折射现象。
其次，惠更斯原理对光的干涉现象有着重要的影响。
在干涉现象中，光线会经过一系列的反射或折射，最终形成干涉条纹。
惠更斯原理解释了干涉现象中光线选择传播路径的原理，也为我们理解干涉现象提供了重要的理论依据。
除此之外，惠更斯原理还对光的衍射现象有着重要的影响。
衍射现象是光通过狭缝或物体边缘时出现的现象，根据惠更斯原理，光线会选择经过最短路径传播，而衍射现象正是光线在经过狭缝或物体边缘时选择最短路径传播的结果。
总的来说，惠更斯原理是光传播规律中的重要原理，它对光的传播路径、干涉现象、衍射现象等方面都有着重要的影响。
通过对惠更斯原理的深入研究，我们可以更好地理解光的传播规律，也可以应用这一原理解释和分析光学现象，为光学领域的研究和应用提供重要的理论支持。
名词解释——惠更斯原理
名词解释——惠更斯原理惠更斯原理，又称等加速度直线运动理论、简单机械的机械振动理论。
是指一切弹性系统中，质点的运动都是遵循着经典力学的运动规律的。
该原理的内容如下：任何一个振动物体在受到的外力的作用下总是保持匀速直线运动状态。
例如，打点计时器的一个笔尖在受到推杆的一次推力作用后会静止不动，而笔尖所施加的反向力被其它因素抵消之后，笔尖又会回到原来的位置上继续转动；轮船受到波浪的冲击后，总是绕着固定的圆周在水面上做匀速圆周运动；吊车臂在任意方向上所产生的摆动角度都小于它绕垂直轴转动所产生的角度，等等。
这些事实说明，任何振动系统都具有保持匀速直线运动状态的特征。
一旦某一条件变化，物体将不再满足上述条件，就将出现振动或摇晃现象，这种情况叫作“机械的不平衡”。
但物体如果处在均匀的平衡位置，则由于合外力为零，它必然要恢复原来的平衡位置，这样就导致了匀速直线运动状态的破坏，也就产生了振动和摇晃。
可见，物体在振动过程中其实是保持匀速直线运动状态的。
由于机械的运动总是满足这样的条件，故把这种特殊的直线运动形式命名为“匀速直线运动”。
人们通常所说的“失去平衡”是指运动状态的破坏而言，其实质仍然是保持匀速直线运动状态，所以这种现象仍属于匀速直线运动状态的范畴。
匀速直线运动也叫作惯性运动。
6。
对振动最简单的描述就是：物体（或物体的某部分）在振动，并且正好移到当前观察者的视线中。
7。
但是事实上，物体在一次振动后，即使不能立刻看见，也确实发生了振动。
8。
你自己站着不动。
只要你身体中的每个物体在振动，那么你自己也是在振动的，尽管很微弱，但你依旧是振动的。
9。
换句话说，每个物体都振动。
但你自己本身不振动。
你不是振动的。
10。
如果你的体重通过与地面的接触点悬挂在空中，那么你没有在振动。
你也不是振动的。
11。
正是这个因素——地面的不均匀接触。
12。
它让整个地球在数百万年的时间里，依旧有相当高的几率保持均匀的振动。
13。
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一、惠更斯原理
二、惠更斯原理的应用
三、入射波的反射和透射
1
第18章 波动
一、惠更斯原理
1. 物理上的定性和半定量方法
要解决波的传播问题。 原则：列出波动方程 ，然后解方程, 从而得到运动的表述。 大多数情况是很难写出波动方程，
所以物理上通常采用定性和半定量的方法加以补充 （实际上是相当重要的补充）。
A1 = -(1/3)A1， R = 1/9
媒质1 (Z1大，Z1 = 2Z2) 入射波 A1 A1 反射波 界面
A2 = (2/3)A1， T = 8/9
媒质2 (Z2小)
透射波
A2
A2 = (4/3)A1， A1 = (1/3)A1， T = 8/9 R = 1/9 脉冲波在界面处的反射和透射
1u1 2u2 b反 A cos t kl π/2 π
12 第18章 波动
若波从波疏向波密介质入射 b点振动为：
b反
π A cos t kl π 2
1u1 < 2u2
o
P
b
x
x l
思考： 若考虑透射 波，试写出透 射波表达式。
1678年惠更斯提出惠更斯原理。 菲涅耳在光学方面做了重要发展——惠－菲原理， 经基尔霍夫在数学上描述发展成“光传播”的重要计算手段， 所以说：在研究波的传播问题中， 波动方程和惠更斯原理同等重要，二者相互补充。
2 第18章 波动
惠更斯提出：
(1) 行进中的波面上任意一点都 可看成是新的子波源； (2) 所有子波源各自向外发出许 多子波；
(3) 各个子波所形成的包络面，就 是原波面在一定时间内所传播 到的新波面。 S1 S2 说明
若知某一时刻波
S2 S1
前，则可用几何方法 决定下一时刻波前。
3
r ut
t
O
R1
R2
t t
第18章 波动
二、惠更斯原理的应用
1.原理给出：一切波动都具有衍射现象 衍射---偏离原来直线传播的方向 衍射是波动的判据
c u1 ， n2 c u2
绝对折射率定义 n1
sin i sin
9
n2 n1
n1 sin i n 2 sin
第18章 波动
折射定律
三、入射波的反射和透射
机械波的特性阻抗 界面
Z 1 1u 1 Z 2 2u 2
Z u
Z 较小者称波疏介质 Z 较大者称波密介质
反
π A cos t kl k l x 2
反
π A cos t kx 2kl 2
表示沿 x 负方向传播的波。
第18章 波动
正号
13
6
第18章 波动
亦适用于电磁波，非均匀和各向异性媒质； 解释衍射、反射、折射现象。
2.用惠更斯作图法导出了光的反射定律与折射定律
历史上说明光是波动 • 作图步骤： 媒质1 折射率n1 媒质2 折射率n2 法线 B 界面对波 的反射
i
D
i
A
E1
E2
C
7
第18章 波动
界面对波的折射
法线 D 媒质2 折射率n2
结论：
入射波 反射波
透射波
o
x
在界面处透射波在任何情况下相位都不变（与入射波同） 从波疏向波密介质入射的反射波相位有的突变； 从波密向波疏介质入射的反射波相位不变。
10 第18章 波动
形象说明：
媒质1 (Z1小) 入射波 A1 反射波 A1
界面
媒质2 (Z2大，Z2 = 2Z1) 透射波 A2
平面波 经小孔 衍射成 球面波
衍射是否明显？ 视衍射物（包括孔、缝）的线度与波长相比较 对一定波长的波 线度小衍射现象明显 线度大衍射现象不明显
4 第18章 波动
水波通过窄缝时的衍射
5 第18章 波动
衍射：尺度与波长相比
障 碍 物
广播和电视哪 个更容易收到?
更容易听到男的 还是女的说话的 声音？
A
i
媒质1 折射率n1
E1
E2
C
ห้องสมุดไป่ตู้
8
第18章 波动
•导出折射定律
B C u 1 Δ t A C sin i
A D u 2 Δ t A C sin
法线
媒质2 折射率n2 媒质1 折射率n1
A
折射波传播方向
D
E1
E2
B
C
得
sin i sin
u1 u2
i
入射波
11 第18章 波动
例1 已知入射波的表达式,写反射波的表达式。
入 A cos t kx π/2
SI
o
1u1
2u2
以b为参考点写反射波， b点的振动：
b入 A cos t kl π/2
b
x
l
若全反射 Ar A
1u1 2u2 b反 A cos t kl π/2