波的衍射、反射和折射PPT课件
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00
电磁波谱:
可见光
0 )]
由详细推导可知相应的磁场H, E与H同相位
E
且满足 E = H
电磁波是横波。
0
H
x
电磁波基本性质总结：
1. 电磁波是横波。E,H和波的传播方向构成右手
螺旋关系
y
2.沿给定方向传播的电磁波，
E,H分别在各自平面内振
0
动——偏振。
E
z
x
3. E与H同步变化（同相位） H
u
E = H 4.电磁波在真空中的波速 u = 1
二、波的衍射
波动在传播的路程中遇到障碍物， 能够绕过障碍物的边缘前进，这 种现象叫波的衍射或波的绕射。
S1 S2
a~
比较两图
a~
★ 如你家在大山后,听广播和看 电视哪个更容易? (若广播台、电视台都在山前侧)
三、波的反射和折射
入射角等于反射角------
BD
A2
A1
---波动的反射定律
M
A
C
N
声波的反射：消音室 回音壁
2
2 u
质描 中述 的声 强波 弱在
介
声强级：
本来可用声强I/I0的比值作为确定声强I的级别， 但是，由于声强的数量级相差悬殊，所以常用 对数标度方法来表示：
I L1 = lg I0
单位（贝尔B)
“贝”太大，常采用“分贝” dB，为贝的 1/10 I
L1 = 10 lg I 0 , dB
某些声源的声强、声强级
2.超声的空化作用
3.家喻户晓的超声
五、电磁波
根据麦克斯韦电磁场理论,若空间存在变化的电（或磁
场）场，变化电场与变化磁场相互激发，不断地交替 产生，由近及远以有限的速度在空间传播，形成电磁 波。20年后赫兹用实验证实了电磁波的存在.
设变化的电场磁场在无限大均匀绝缘介质（或真空） 中传播。
波动方程：
波动方程：
波速:u= 1来自电磁波在真空中的波速u= 1 =
1
00
8.85 1012 4 107
2.99792458 108 m s1
与光的速度精确一致，这不仅肯定了电磁场理论而且 也断定光是电磁波，从而揭示了光的电磁本性。
波动方程：
沿x轴正方向传播的平面余弦波特解：
E
=
E0
cos[（t
x) u
超声波的传播特性和应用
高频超声波的最明显的传播特性之一 就是方向好。因为频率高，波长就短， 衍射不显著，射线能做定向的传播。
应用：
1.超声的机械作用 超声波不仅能使 物质作激烈的受迫机械振动，而且还发 现能产生单向力的作用。这些机械作用， 在超声波技术中，如超声焊接、钻孔、 清洗、除尘等，已有了广泛的应用。
测定声强标准
海洋声学
海水对声波非常透明，注定了海洋是声波施展才 华的天地。在海洋中声波代替电磁波被用来探测海 洋中的物体，传输信息和进行遥测和遥感。
来多 绘波 制束 海探 图测
器 用
超声波的原理和应用
超声波的发现
压电效应， 磁致伸缩效应
居里兄弟发现宝石受压生电
当输给石英晶体交变电流时石英就会按交变电流的 节奏一伸一缩地振动起来，也就发出了声音。如果 交变电流的频率是超声频率，发出的就是超声。
声源
声强（W.m- 声强级
2)
（Db）
聚焦超声波 炮声 工作环境噪声 闹市 正常谈话 电视机伴音 耳语 人耳最低可闻
109 10 10-3 10-5 10-5 10-8 10-10 10-12
210 120 〈90 70 60 35~45 20 0
具破坏作用 震耳 超过此标准会 造成人的生理 心理损害.
sin i sin r
=
u1 u2
=
n 21
波动的折射定律
声波的弯曲： 夜半钟声到客船 夏日正午的寂静
静区
声源
B
MA
D
C
N
静区
白天的声线
声速 = a 0.61(t 0C ) m / s
高大
声源
温度低 声速小
夜晚的声线
四、声波
声波的产生
声波：波源作频率在20~20000之间的机械振动时，
在周围弹性介质中激起的机械波能引起人们的听觉， 这一频率范围内的振动称为声振动，由声振动所引 起的纵波称为声波。
频率低于20Hz的机械波称为次声波；频率高于 20000Hz的称为超声波。
声压、声强和声强级
声压：介质中有声波传播时的压强与
无声波传播时的静压强之间的差额。
声压振幅 Pm = uA
声强：声波的能流密度，亦即单位时
间内通过垂直于声波传播方向单位面 积的声波能量。
声强 I = 1 uA 2 2 = 1 Pm2
一、惠更斯原理
以穿过小孔的水面波为例
穿过小孔的波与原耒波的形状无关,这说明小孔可 以看成是一个新的振源。
惠更斯原理:在波的传播过程中,波阵面(波前)上的每 一点都可看作是发射子波的波源,在其后的任一时刻,这 些子波的包迹就成为新的波阵面。
S1
平面波
S2
r= v t
r= v t
球面波
惠更斯原理的基础是几何作图法， 它的意义不在于求新的波前，而 在于它能解释很多波动现象。
电磁波谱:
可见光
0 )]
由详细推导可知相应的磁场H, E与H同相位
E
且满足 E = H
电磁波是横波。
0
H
x
电磁波基本性质总结：
1. 电磁波是横波。E,H和波的传播方向构成右手
螺旋关系
y
2.沿给定方向传播的电磁波，
E,H分别在各自平面内振
0
动——偏振。
E
z
x
3. E与H同步变化（同相位） H
u
E = H 4.电磁波在真空中的波速 u = 1
二、波的衍射
波动在传播的路程中遇到障碍物， 能够绕过障碍物的边缘前进，这 种现象叫波的衍射或波的绕射。
S1 S2
a~
比较两图
a~
★ 如你家在大山后,听广播和看 电视哪个更容易? (若广播台、电视台都在山前侧)
三、波的反射和折射
入射角等于反射角------
BD
A2
A1
---波动的反射定律
M
A
C
N
声波的反射：消音室 回音壁
2
2 u
质描 中述 的声 强波 弱在
介
声强级：
本来可用声强I/I0的比值作为确定声强I的级别， 但是，由于声强的数量级相差悬殊，所以常用 对数标度方法来表示：
I L1 = lg I0
单位（贝尔B)
“贝”太大，常采用“分贝” dB，为贝的 1/10 I
L1 = 10 lg I 0 , dB
某些声源的声强、声强级
2.超声的空化作用
3.家喻户晓的超声
五、电磁波
根据麦克斯韦电磁场理论,若空间存在变化的电（或磁
场）场，变化电场与变化磁场相互激发，不断地交替 产生，由近及远以有限的速度在空间传播，形成电磁 波。20年后赫兹用实验证实了电磁波的存在.
设变化的电场磁场在无限大均匀绝缘介质（或真空） 中传播。
波动方程：
波动方程：
波速:u= 1来自电磁波在真空中的波速u= 1 =
1
00
8.85 1012 4 107
2.99792458 108 m s1
与光的速度精确一致，这不仅肯定了电磁场理论而且 也断定光是电磁波，从而揭示了光的电磁本性。
波动方程：
沿x轴正方向传播的平面余弦波特解：
E
=
E0
cos[（t
x) u
超声波的传播特性和应用
高频超声波的最明显的传播特性之一 就是方向好。因为频率高，波长就短， 衍射不显著，射线能做定向的传播。
应用：
1.超声的机械作用 超声波不仅能使 物质作激烈的受迫机械振动，而且还发 现能产生单向力的作用。这些机械作用， 在超声波技术中，如超声焊接、钻孔、 清洗、除尘等，已有了广泛的应用。
测定声强标准
海洋声学
海水对声波非常透明，注定了海洋是声波施展才 华的天地。在海洋中声波代替电磁波被用来探测海 洋中的物体，传输信息和进行遥测和遥感。
来多 绘波 制束 海探 图测
器 用
超声波的原理和应用
超声波的发现
压电效应， 磁致伸缩效应
居里兄弟发现宝石受压生电
当输给石英晶体交变电流时石英就会按交变电流的 节奏一伸一缩地振动起来，也就发出了声音。如果 交变电流的频率是超声频率，发出的就是超声。
声源
声强（W.m- 声强级
2)
（Db）
聚焦超声波 炮声 工作环境噪声 闹市 正常谈话 电视机伴音 耳语 人耳最低可闻
109 10 10-3 10-5 10-5 10-8 10-10 10-12
210 120 〈90 70 60 35~45 20 0
具破坏作用 震耳 超过此标准会 造成人的生理 心理损害.
sin i sin r
=
u1 u2
=
n 21
波动的折射定律
声波的弯曲： 夜半钟声到客船 夏日正午的寂静
静区
声源
B
MA
D
C
N
静区
白天的声线
声速 = a 0.61(t 0C ) m / s
高大
声源
温度低 声速小
夜晚的声线
四、声波
声波的产生
声波：波源作频率在20~20000之间的机械振动时，
在周围弹性介质中激起的机械波能引起人们的听觉， 这一频率范围内的振动称为声振动，由声振动所引 起的纵波称为声波。
频率低于20Hz的机械波称为次声波；频率高于 20000Hz的称为超声波。
声压、声强和声强级
声压：介质中有声波传播时的压强与
无声波传播时的静压强之间的差额。
声压振幅 Pm = uA
声强：声波的能流密度，亦即单位时
间内通过垂直于声波传播方向单位面 积的声波能量。
声强 I = 1 uA 2 2 = 1 Pm2
一、惠更斯原理
以穿过小孔的水面波为例
穿过小孔的波与原耒波的形状无关,这说明小孔可 以看成是一个新的振源。
惠更斯原理:在波的传播过程中,波阵面(波前)上的每 一点都可看作是发射子波的波源,在其后的任一时刻,这 些子波的包迹就成为新的波阵面。
S1
平面波
S2
r= v t
r= v t
球面波
惠更斯原理的基础是几何作图法， 它的意义不在于求新的波前，而 在于它能解释很多波动现象。