110-惠更斯原理、波的衍射
惠更斯原理和波的衍射
惠更斯和牛顿是同时代的人(17世纪), 他在科学上有许多贡献,其中重要的是建立 了光的波动学说.惠更斯原理是为了解释波 的传播图象和新的波阵面(波前)的形成而 提出的．
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7.4 惠更斯原理和波的衍射
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.
惠更斯原理对于任意波动过程,任意介质 都适用
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7.4 惠更斯原理和波的衍射
t时刻波面 t+t时刻波面波的
传播方向
t t t
平 面 波
vt
球
面
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
t R1
O
波
t t
R2
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二 波的衍射
7.4 惠更斯原理和波的衍射
波在传播过程中遇到障碍物,能绕过障碍 物的边缘,在障碍物的阴影区内继续传播.
波的衍射
水波的衍射
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波的衍射反射和折射
r
2cos i sin r sin(i r)
当电磁波垂直入射时，存在
幅度反射系数 r// (n2 n1) (n2 n1) r
强度反射系数 R RII (n2 n1) (n2 n1) 2
惠更斯
惠更斯原理
S2 S1
新波阵面
原波阵面
t+Dt 时刻
障碍物的小孔成为新的波源
uDt
t 时刻
惠更斯原理
t 时刻波面 t +Dt 时刻波面
· ·
· 波传播方向
· ·
uDt
平面波
·
a·
·
t + Dt
·t · · · ·
·
·
·
·
·
·
·
· ·
球面波
·
2. 波的衍射
当波在传播过程中遇到障碍物时，其传播方向绕过障碍 物发生偏折的现象，称为波的衍射。
1' 0
当 z1 ，z2 ei1 ' 1
1' 半波损失
强度反射系数：反射波强度与入射波强度之比。
R
z1 2 A1'2 z1 2 A12
2 2
A12 A12
2
z1 z2 z1 z2
T
z2 2 A22 z1 2 A12
2 2
z2 A22 z1 A12
4z1z2 (z1 z2 )2
§16-6 惠更斯原理 波的衍射反射和折射
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：
惠更斯原理、衍射现象讲解
对此类现象进行大量的总结后，荷兰物理学家惠更斯在1679年指出，介质中传播的 波传播到各个点时，每个点都可以看成是发射子波的波源，所有子波形成的包络面 就是新的波前，这就是惠更斯原理；不管是机械波还是电磁波，惠更斯原理都是适 用的；
图2所示的平面波中，根据惠更斯原理，波面S1上的各个点都可以看作是新的波源， 所有波源的包络面S2就是新的波前，当然S1与S2之间的距离就要由波长决定。
比如人在室内时能够听到室外的声音，就是声波绕过门、窗或者缝继续传播的现象。 生活中不只是机械波才存在衍射现象，电磁波 也会存在衍射现象，衍射现象是波动的一个特征之一。
下一章《大型交响乐队演奏中的物理学原理，波的干涉现象》讲解波的干涉现象。
当波在向前传播时，难免会遇到障碍物，于是把波遇到障碍物时，绕过障碍物边缘 继续向前传播的现象叫做衍射；解释衍射现象最好的理论就是惠更斯原理，
图3所示的三幅图中，小孔的尺寸分别是1/10λ、λ、10λ，可以看出小孔的尺寸越 小，小孔处子波的包络面越接近于圆形，也就是说进入图中阴影部分的波前越多， 绕过障碍物传播的现象越明显，当小孔的直径很大时，大部分的波前保持原来的方 向，只有很小一部分波前进入阴影部分。
《从惠更斯原理看，我们知道了波在介质中传播时，实际上就是每个质 点重复上一个质点的运动状态，于是介质中的每个质点都可以看作是一个新的波源， 因为它包含了起始波源的所有信息，
比如图1所示的水面波在传播时，当小孔的大小和波长差不多时，其他位置的质点 在振动时被障碍物挡住，不能继续向前传播，而处于小孔位置的质点就可以以自身 为波源，带动周围的质点继续振动，于是就出现了圆形波。
惠更斯原理与波的衍射
非相干叠加.swf
例 如图所示, A、B两点为同一介质的两相干波源,其
振幅皆为A=5 cm, 频率皆为100 Hz, 但当点A为波峰时,
点B适为波谷。设波速为10 m/s, (A、B两波源的振动垂
直于平面),试写出由A、B发出的两列波传到P点时干涉
的结果。
图示两列振动方向相同得同方向传播得波动得叠加:
同频率不同振幅的两个波的叠加
频率比为2:1的两个等幅波的叠加
一个高频波和一个低频波的叠加
频率相近的两列等幅波的叠加
叠加原理在物理上得重要性还在于可将一列复杂得 波分解为简谐波得组合。
二、波得干涉
干涉现象就是波动形式所独具得重要特征之 讨一论。两列频率相同,振动方向相同,相位相同或相位 差恒定得简谐波得叠加———一种最简单也就是最重 要得波得叠加情况。这两列波叠加后得图像稳定,不 随时间而变化。
Q
解:(1)取坐标如图所示,由题知:= 2 m
两波在S 1 左侧得任一点P得相位差:
P
2
1
2
r2
r1
2 20.5 21
2
2
Ⅰ区处处干涉相消
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
S1
S2
x
P 0R
Q
两波在S 2 右侧得任一点Q得相位差:
Q
2
1
2
r2
r1
2
2
20.5 2
20
Ⅱ区处处干涉加强
Q
2 [
2
(20.5 x)
o
Hale Waihona Puke xu驻波有一定得波形,此波形不移动,各点以各自确定得 振幅在各自得平衡位置附近振动,没有振动状态或相位得 传播、因此驻波就是一种特殊得振动状态,不就是波,她 不具备波得特性。
大学物理惠更斯原理波的衍射
6.5 波的干涉
6.5.1 波的叠加原理 1. 波传播的独立性原理
几列波在空间某点相遇后，每一列波都能独立地 保持自己的原有特性（频率、波长、振动方向等） 传播，就像在各自路程中，并没有遇到其它波一样.
例如： 管弦乐队合奏;
几个人同时讲话;
天空中多个无线电波.
2. 波的叠加原理
几列波在某点相遇时，该处质点的振动为各列波 单独在该点引起的振动的合振动.
水
波
通
波
过
的
狭
衍
缝
射
后
的
衍
射
讨论
1. 波的衍射现象是否明显，取决于障碍物的线度与波长的关系
小孔的直径远小于 波长时的衍射现象
小孔的直径大于 波长时的衍射现象
2. 室温下，声速为340m/s，频率20-20000Hz，波长范围：
u 0.017 ~ 17m
与障碍物尺度相当，所以声波的衍射现象较显著.
相遇前
相遇时
相遇后
6.5.2 波的干涉条件和公式
频率相同、振动 方向平行、相位 相同或相位差恒 定的两列波相遇 时，某些地方振 动始终加强，另 一些地方振动始 终减弱的现象， 称波的干涉现象.
波的相干条件:
(1) 频率相同；
S1
(2) 振动方向平行；
(3) 相位相同或相位差恒定. S2
r1
*P
r2
当(2 1) 2k 时
A = A1+ A2 —合振幅最大，同相
当(2 1) (2k 1) 时 A = |A1A2 | —合振幅最小，反相
波函数的求解：
上次课内容小结
1. 先求出某点O的振动方程: yO Acos(t )
由初始条件求振幅和初相位：
惠更斯原理可以用来解释波的衍射现象
惠更斯原理可以用来解释波的衍射现象波的衍射是物理和有机化学学科中的重要概念，它与光、声波、温度波等等有关，是众多科学问题上经常被研究的话题之一。
因此，波的衍射现象被认为是重要的科学和工程方面的应用。
有许多方法可以解释波的衍射，其中一种是基于惠更斯原理的方法。
惠更斯原理是物理学家威廉惠更斯（William Huggins）在1868年提出的，它定义了物体中的每一个单元（或“点”）都会在面前发出、后续发出和反射回一个着色波，而它们之间构成了整体的衍射图案。
这个原理最初是针对光衍射的，在物理学家威廉惠更斯及其合作者赫尔曼格里高耶（Hermann von Helmholtz）的研究后，已经被广泛应用用来解释不同类型的波。
惠更斯原理的工作原理是，从某一点出发的波，会经过衍射而分布在各个方向上，然后进入物体内部，对着色单元（点）产生影响。
每一个着色单元都会发出一个着色波，而这些着色波会传播到物体外部，形成波衍射现象。
例如，当光线照射到一个物体上时，每一个着色单元都会发出一束光，而这些光束会交叉混合在一起，形成物体表面的一个着色图案。
同样的原理也可以应用到声波、温度波等其他波的衍射现象中。
当一束声波穿过一个物体的时候，每一个着色单元也会发出一束声波，而这些声波会混合在一起，形成衍射结构。
同样，当一束温度波穿过一个物体时，也会出现类似的衍射现象。
值得注意的是，惠更斯原理没有考虑其他物理现象，比如物体的折射、反射和吸收，这些现象也可以影响波的衍射现象。
因此，正确的解释波的衍射现象还需要考虑这些物理现象。
总之，惠更斯原理是一个解释波的衍射现象的一种方法，它被广泛应用到光、声波、温度波等各种波的衍射现象中。
另外，也要考虑其他物理现象，以确保正确解释波的衍射现象。
惠更斯原理
例题2.如图所示1、2、3分别代表入射波、反射波、 折射波的波线，则( D ) A．2与1的波长、频率相等，波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
解析：选D.反射波的波速、波长、频率都相等，
折射波的频率不变，波长和波速发生改变，故
☆折射定律：
入射线、法线、折射线在同 一平面内，入射线与折射线分居 法线两侧．入射角的正弦跟折射 角的正弦之比等于波在第一种介 质中的速度跟波在第二种介质中 的速度之比。
入射角i
折射角r
sin i v1 sin r v2
折射率
v1 n12 v2
☆波的折射 ：
波发生折射的原因：是波在不同介质中的速 度不同 注意： 1.当入射速度大于折射速度时，折射角折向 法线。 2.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法 线。 3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折 射中的特例。 4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波 长都发生改变。
v 340 【精讲精析】 (1)由 f＝ 得： f＝ Hz＝340 Hz. λ 1 因波的频率不变，则在海水中的波速为 v 海＝λf＝ 4.5×340 m/s＝1530 m/s. (2)入射波和反射波用时相同，则海水深为： t 0.5 s＝v 海 ＝1530× m＝382.5 m. 2 2
(3)物体与声音运动的过程示意图如图2－4－6所示
随堂练习
习题3：一列波以53°的入射角入射到两种 介质的交界面上，反射波刚好跟折射波垂直，若 入射波的波长为0.6米，那么折射波的波长为： ______m，反射波的波长为__________m。 （sin53°=0.8 cos37°=0.6）
用惠更斯原理解释波的衍射现象
用惠更斯原理解释波的衍射现象
惠更斯原理是由19世纪德国数学家霍因斯·惠更斯发现的一种物质粒子在其表面上衍射现象的定律。
这种衍射现象可以用来描述有限空间内某种粒子或波在另一个空间内的反射。
这种现象可以通过偿还及显示以描述。
下面将分析惠更斯原理所解释的波效应。
惠更斯原理解释波的衍射现象主要基于以下几点：
首先，水波通过某一地形时，会折射、反射和衍射等多重行为。
其次，对于某一地形，产生的衍射现象取决于其尺寸、形状以及波与地形的关系。
最后，当地形足够小时，衍射现象会变得更加明显，变成光束散射原理所描述的像。
综上，惠更斯原理用于解释波的衍射现象，侧重分析有限空间内产生的衍射现象，涉及波与其表面尺寸、形状、波与表面关系等多重因素。
当地形足够小时，衍射现象会表现为像，而更大的地形会出现分散的衍射现象。
因此，惠更斯原理用于解释波的衍射现象具有非常重要的理论意义。
惠更斯原理可以用来解释波的衍射现象
惠更斯原理可以用来解释波的衍射现象近代物理学发展到七十年代，“波”这项概念以及其相关原理成为研究者们新兴的话题。
波的衍射现象的出现也催生了许多实验者们致力于解释它的理论。
如今，其中最有名的一个理论应该就是惠更斯原理了。
惠更斯原理是根据力学中的“反射”原理来推导出的，原理最早由法国科学家路易惠更斯（Louis-Philippe de Huygens）提出。
简单来说，惠更斯原理认为，每个波对象上的每个点都可以发出相同大小的圆锥型波，波面聚集入口处，而尖端按比例分布于入口处。
这样，当波面向一个固定方向反射时，不同部分的波浪都经历过不同的延迟，最终合并到一起，形成衍射现象。
而惠更斯原理帮助科学家们很好地解释了波的衍射现象，这是物理研究的一大重要发明。
惠更斯原理的发现更多的是由实验得出的结果，而不是经过理性的演绎，因此，也有其他的研究者也提出了跟惠更斯原理相近的理论，比如贝贝尔（F.R.M.Bopp）首先提出的反射原理，以及马德可（J.F.Mendelsohn）提出的半波原理。
综上所述，惠更斯原理可以用来解释波的衍射现象，它已经成为现代物理学的一个重要概念。
大体上，惠更斯原理的理论和实验都有显著的成果。
首先，它可以精确地解释波的衍射现象，可以很好地解释许多实验。
其次，它还可以解释多种实验现象，包括衍射、干涉、激发态和反射现象。
这一原理也应用于电磁学、热力学和声学等方面，使物理研究有了非常重要的突破。
本文介绍了惠更斯原理可以用来解释波的衍射现象。
惠更斯原理可以从力学的“反射”理论出发，解释波的衍射现象。
它可以精确地解释波的衍射现象，可以很好地解释许多实验，也可以解释多种实验现象，并且应用于电磁学、热力学和声学等方面。
可以说，惠更斯原理的研究已经给现代物理学研究带来了非常重要的发展。
惠更斯原理(波的反射和折射)
一.惠更斯原理
引言：
波在各向同性的均匀介质中传播时，波速、波 振面形状、波的传播方向等均保持不变。但是，如 果波在传播过程中遇到障碍物或传到不同介质的界 面时，则波速、波振面形状、以及波的传播方向等 都要发生变化，产生反射、折射、衍射、散射等现 象。在这种情况下，要通过求解波动方程来预言波 的行为就比较复杂了。惠更斯原理提供了一种定性 的几何作图方法，在很广泛的范围内解决了波的传 播方向等问题。
2015-6-19
三、用惠更斯原理解释波的反射现象
入射波的波面
入射波的波线
反射波的波线
反射波的波面
波的反射定律： 当波传到两种介质交界面发生反射时
（1）入射线、法线、反射线在同一平面内；
（2）入射线与反射线分居法线两侧； （3）反射角等于入射角； （4）反射波的波长、频率、波速与入射波相同。
即时应用
甲、乙两人平行站在一堵墙前面，两人相距 2a， 距离墙均为 3a，当甲开了一枪后，乙在时间 t 后 听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为 ( C ) A．听不到 B．甲开枪 3t 后 3＋ 7 C．甲开枪 2t 后 D．甲开枪 t后 2
2015-6-19
三、用惠更斯原理解释波的折射现象
1. 折射现象
：
波在传播过程中，从一种介质进入另一种 介质时，波的传播方向发生偏折的现象。
2. 发生折射的原因： 不同介质中波的传播速度不同。
i A i
C
入射波的波面
r
折射波的波面
B
r
D
3. 折射定律：
（1）入射线、法线、折射线在同 一平面内； （2）入射线与折射线分居法线两 侧； （3）入射角正弦与折射角正弦之比等于波在第一种介质中传
波的衍射原理
波的衍射原理波的衍射原理是物理学中的重要概念，它是为了解释当任何物理介质中的一束波穿过一个可以改变其走向的界面时，经历衍射而发生的变化。
它被广泛用于研究声学、光学、电磁学等不同领域的物理现象，是这些学科研究的基础知识之一。
波的衍射原理是指当一个波接触到一个物理介质界面，其方向会发生改变。
这是因为当物理介质的面上出现一个梁或凹槽时，波的振幅（强度或者是高度）会发生衍射，变为被分散的多个波。
这就是波的衍射原理。
波的衍射原理最早是18th世纪由斯特拉斯伯格发现的，也是第一个提出理论定义上述衍射现象的人。
他研究了声波在梁或凹槽中的衍射，得出了相应的衍射公式。
这些衍射公式描述了衍射波在水的表面的强度，并能够解释折射现象。
随后，许多科学家都对波的衍射原理进行了进一步的研究，这些研究不仅拓展了波的衍射在声学和水的表面的范围，还开始研究了光的衍射。
由于光的衍射比声波的衍射更加复杂，因此他们发现了衍射现象的另一面：衍射系数不能完全用来描述衍射现象，而是需要不同的衍射角度，以及更多的光谱。
在19th世纪，经过许多科学家的努力，波的衍射原理被全面拓展，并被应用到多种领域，包括声学、光学、电磁学等，取得了不小的进展。
在声学方面，波的衍射原理帮助科学家们掌握声波在多种介质中发生衍射的原理，从而可以使用它来研究声波延伸距离、音量、频率和颜色等。
此外，许多发声器也是依靠波的衍射原理来实现声音传播的。
在光学方面，波的衍射原理也发挥了重要作用，在微观尺度上可以获得大量有用的信息，例如光的折射率、折射角、衍射率等，进而可以更好的应用于用光探测物体的结构，或者研究光的折射现象、折射和反射等。
此外，在电磁学方面，波的衍射原理也有着重要的应用，比如可以用它来检测电磁波的发射和接收、计算电磁波发射的功率等，从而帮助科学家们更准确的了解电磁波的传播规律。
总之，波的衍射原理对于研究声学、光学和电磁学中各种现象都有着重要的作用，它不仅为这些学科的研究发展提供了极大的帮助，也为各种技术应用提供了可靠的理论依据。
惠更斯原理内容
惠更斯原理内容惠更斯原理是光学中的一个重要原理，它是由法国科学家惠更斯在17世纪提出的。
这个原理在光的传播和衍射现象的解释中起着非常重要的作用。
首先，惠更斯原理认为每一个波前上的每一点都可以作为次波源，它们发出的次波是原波前传播的波。
这就是说，波前上的每一个点都可以发出光波，这些光波会在波前上的下一个时刻形成新的波前。
这个过程可以用数学公式来表示，即每一个波前上的点都可以看作是一个次波源，它们发出的波相当于原波前上的点向前传播。
其次，惠更斯原理可以很好地解释光的衍射现象。
衍射是光线遇到障碍物或开口时产生的偏折现象，根据惠更斯原理，光波在通过一个小孔或者遇到障碍物时，每一个波前上的点都会发出次波，这些次波会相互叠加，形成新的波前。
这样就会产生衍射现象，使得光线在通过小孔或者遇到障碍物后呈现出弯曲的现象。
另外，惠更斯原理也可以解释光的反射和折射现象。
在光线遇到平面镜或者介质界面时，根据惠更斯原理，光波会在波前上的每一个点发出次波，这些次波会按照一定的规律进行反射或者折射，从而形成我们所观察到的反射和折射现象。
总的来说，惠更斯原理是光学中非常重要的一个原理，它可以很好地解释光的传播、衍射、反射和折射现象。
通过对惠更斯原理的深入研究，我们可以更好地理解光的行为规律，为光学技术的发展提供理论基础。
在实际应用中，惠更斯原理也被广泛地运用在光学仪器的设计和光学技术的研究中，对于推动光学领域的发展起着重要的作用。
综上所述，惠更斯原理的提出和应用对光学领域产生了深远的影响，它为我们理解光的行为规律提供了重要的理论基础，也为光学技术的发展提供了重要的支持。
希望通过对惠更斯原理的研究和应用，可以进一步拓展光学领域的研究和应用，促进光学技术的发展和创新。
波的衍射
波的衍射【波的衍射】亦称波的“绕射”、是波的重要特性之一。
是指波在传播过程中，遇到障碍物或缝隙时传播方向发生变化的现象。
水波、声波、光波都能发生衍射现象。
障碍物或缝隙的宽度越小，而波长越大，则衍射现象就越明显。
波绕过障碍物或通过小孔绕到障碍物的背后。
这种波能绕过障碍物继续传播的现象，叫“波的衍射”。
室内发出声波可以绕过门，窗而到达室外的各角落。
如果障碍物或缝隙的宽度远远超过波长时，波的衍射现象就不明显。
波的衍射现象可用惠更斯原理来解释。
1.波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射.2.观察到明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象.（但也不能比波长小太多，当孔的宽度为波长的大约3/10时波的衍射现象已经不明显--与能量有关见③）3.相对于波长而言，障碍物的线度越大衍射现象越不明显，障碍物的线度越小衍射现象越明显。
(见图)重点衍射现象和发生的条件.难点根据实验现象进行分析.产生明显衍射现象的条件分析产生明显衍射现象必须具备一定的条件，障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或比波长小.说明①障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件.一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象.②波传到小孔(或障碍物)时，小孔处(或障碍处)的波看作一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔后的传播，于是就出现了波线偏离原波线传播方向的衍射现象.③当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于能量减弱，衍射现象不容易观察到.典型例题例1 下列关于波的衍射的说法正确的是()A.衍射是一切机械波特有的现象B.对同一列波，缝、孔或障碍物的尽寸越小衍射现象越明显C.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D.声波容易发生衍射是由于声波波长较大解析一切波(包括横波、纵波)都能发生衍射，衍射是波特有的现象，所以选项A、C是错误的.只有缝、孔的宽度或障碍物的尽寸跟波长差不多或比波长小时才能观察到明显的衍射现象，所以选项B是正确的.声波的波长在1.7c m到17c m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波的波长较长，声波容易发生衍射现象，所以选项D是正确的.答案B、D例2 如图10.5-1是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻的波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长.则关于波经孔之后的传播情况，下面描述正确的是( )A.此时能观察到明显的衍射现象B.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象C.挡板前后波纹间距离相等D.如果孔的大小不变，使波源的频率增大，能更明显地观察到衍射现象解析图示表明孔的尺寸与波长相差不大，所以能够明显地观察到衍射现象，并且衍射波的继续在原介质中传播，波速和波长均不会改变，所以选A、B、C.答：A、B、C。
惠更斯原理 波的衍射、反射和折射
t x 驻波方程 y = 2 A cos 2π cos 2π A合 = 2 A cos 2π λ T λ 2.波节与波腹
﹙1﹚波节: 当2π ﹚波节: .波节位置 波节位置 0.
x
x = (2k +1)
= (2k + 1) 时 A合=0 -- 波节 λ 2
x
π
λ
t
波节
4
(k = 0,±1,±2L)
x
∆ϕ = ϕ2 − ϕ1 −
2π
干涉静止： 干涉静止：A合
= A2 − A = 0 ∆ϕ = (2k +1)π 1 ∴ x = 2k + 15(m ) ( k = 0 , ± 1, ± 2 L ± 7 )
即
λ 2π = π − [(30 − x) − x] = π − π [15 − x] = ( x − 14 )π 4
t 时刻波面 t+∆t时刻波面
波传播方向
t+ ∆t
t
u∆ t 平面波
球面波
二、波的衍射
波在传播过程中， 波在传播过程中， 遇到障碍物时 其传播方向发生改变， 其传播方向发生改变， 绕过障碍物 波的衍射. 波的衍射 的边缘继续传播 ---波的衍射. 利用惠更斯原理可解释衍射： 利用惠更斯原理可解释衍射： 波到达狭缝处， 波到达狭缝处， 缝上各点都可看作 得到新的 作子波源， 作子波源， 作出子波包络， 作出子波包络， 在缝的边缘， 在缝的边缘， 波的传播方向 波面。 波面。 发生改变。 发生改变。 当狭缝缩小，与波长相近时， 当狭缝缩小，与波长相近时， 衍射效果显著。 衍射效果显著。 衍射现象是波动特征之一。 衍射现象是波动特征之一。
加 强 减 弱
x
x
惠更斯原理 波的衍射和干涉
水波的衍射 波的衍 射
4、惠更斯原理 波的衍射 干涉
波动
a 比较两图
★ 如你家在大山后，而广播和电视的信号 发射塔在山前，那么听广播和看电视哪个 效果更好？
4、惠更斯原理 波的衍射 干涉
波动
三、波的干涉
1、波的叠加原理
波传播的独立性：两列波在某区域相遇后再分开， 传播情况与未相遇时相同，互不干扰.
波动
讨论
A = A12 + A22 + 2A1A2 cos Δϕ
相位差Δϕ 决定了合振幅的大小.
干涉的相位差条件
相干加强 相干减弱
当 Δϕ = 2kπ时(k = 0,±1,±2,±3...)
合振幅最大
Amax = A1 + A2
当 Δϕ = (2k +1)π
合振幅最小
Amin = A1 − A2
4、惠更斯原理 波的衍射 干涉
点P 的两个分振动
y1P
=
A1
cos(ωt
+ ϕ1
−
2
π
r1
λ
)
s1
y2P
=
A2
cos(ωt
+ϕ2
−
2π
r2
λ
)
s2
波动
r1 *P
r2
4、惠更斯原理 波的衍射 干涉
波动
yP = y1P + y2P
y1P
=
A1
cos(ωt
+ ϕ1
−
2π
r1
λ
)
=
tanϕ =
Acos(ωt + ϕ)
A1
sin(ϕ1
−
波的叠加性：在相遇区，任一质点的振动为二波 单独在该点引起的振动的合成.
惠更斯原理解释波的衍射
惠更斯原理解释波的衍射
惠更斯原理是一种波动理论，它假定光波是由相互独立的粒子所组成的，当粒子通过介质时，粒子会受到介质中粒子的相互作用，从而使光波发生方向改变。
根据惠更斯原理，当光线从一种介质传播到另一种介质时，光线方向发生改变的原因是，光线在不同介质中的粒子相互作用不同，从而导致光线的传播方向发生改变。
惠更斯原理可以解释许多光学现象，如折射、反射、干涉和衍射等。
在反射过程中，惠更斯原理假定光线的反射是由于入射光线和反射光线在界面处发生相互作用，从而导致光线的方向发生改变。
在折射过程中，惠更斯原理假定光线从一种介质传播到另一种介质时，光线的方向发生改变是由于光线在不同介质中的粒子相互作用不同。
惠更斯原理还可以解释光的双折射现象。
光的双折射是指光线通过某些介质时，会发生两个相互垂直的折射光线。
惠更斯原理认为，这是由于介质的折射率随着光线的方向不同而发生变化，从而导致光线在通过介质时发生两个相互垂直的折射。
虽然惠更斯原理是一种有效的光学理论，但是它也有一些限制和注意事项。
首先，惠更斯原理假定光波是由相互独立的粒子所组成的，这个假定并不总是成立的。
其次，惠更斯原理不能解释光的所有现象，如光电效应和康普顿效应等。
此外，惠更斯原理也不能解释一些量子光学现象，如自发辐射和受激发射等。
总之，惠更斯原理是解释反射折射现象的一个重要原理，它假定光波是由相互独立的粒子所组成的，当光线从一种介质传播到另一种
介质时，光线的方向发生改变是由于光线在不同介质中的粒子相互作用不同。
虽然惠更斯原理不能解释所有的光学现象，但是它仍然是一个非常有用的光学理论，在许多光学现象的解释中都有广泛的应用。
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110惠更斯原理、波的衍射
1.选择题
1，原来小孔宽与水波长相差不多，当小孔逐渐变到很宽的过程中，其衍射现象
(A)一直很明显(B)一直不明显
(C)由很明显变得不明显(D)由不明显变得很明显
［］
2，关于波的衍射现象，下列说法正确的是：
(A)某些波在一定条件下才有衍射现象
(B)某些波在任何情况下都有衍射现象
(C)一切波在一定条件下才有衍射现象
(D)一切波在任何情况下都有衍射现象
［］
3，惠更斯原理涉及了下列哪个概念？
(A)波长
(B)振幅
(C)次波假设
(D)位相
［］
4，惠更斯原理：
(A)可以解释波的反射定律，不能解释折射定律
(B)不能解释波的反射定律，可以解释折射定律
(C)可以解释波的反射定律和折射定律
(D) 不能解释波的反射定律和折射定律
［］
5，惠更斯原理的次波假设
(A)只能说明波在障碍物后面偏离直线传播的现象，不能够定量计算波所到达的空间范围内任何一点的振幅。
(B)既能说明波在障碍物后面偏离直线传播的现象，也能够定量计算波所到达的空间范围内任何一点的振幅。
(C)不能说明波在障碍物后面偏离直线传播的现象，但能够定量计算波所到达的空间范围内任何一点的振幅。
(D)既不能说明波在障碍物后面偏离直线传播的现象，也不能够定量计算波所到达的空间范围内任何一点的振幅。
［］
2.判断题
1，当波出现明显的衍射现象时，可能是障碍物尺寸与波长相差不多。
2，衍射是一切波的特性。
3，波长比孔宽度大的越多，衍射现象越不明显。
4，惠更斯原理：任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。
5，惠更斯原理的次波假设能说明波在障碍物后面偏离直线传播的现象，不能够定量计算波所到达的空间范围内任何一点的振幅。
6，惠更斯原理可以解释波的反射定律和折射定律。
7，波在一定条件下才有衍射现象。