2.4惠更斯原理课件

原理的依据：
★ 波动在介质中是逐点传播的 波动在介质中是逐点 逐点传播的 ★ 各质点作与波源完全相同的振动
说明 该原理对非均匀媒质也成立， ①. 该原理对非均匀媒质也成立，只是波前的形状和传播方 向可能发生变化。 向可能发生变化。 ②.知某一时刻波前，可用几何方法决定下一时刻波前； 知某一时刻波前，可用几何方法决定下一时刻波前；
B
v1∆t i v1 = sin r v2
四、波的折射
折射定律： 折射定律： 入射线、法线、折射线在同一平面内， 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． 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。 度跟波在第二种介质中的速度之比。
蝙蝠的“眼睛” 蝙蝠的“眼睛”
18世纪， 18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕 世纪 兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时， 兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠 是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。 是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。 这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间， 10万赫兹之间 这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间，我 们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不 到的。这样的声波称为超声波。 到的。这样的声波称为超声波。蝙蝠发出 超声波，然后借助物体反射回来的回声 反射回来的回声， 超声波，然后借助物体反射回来的回声， 就能判断出所接近的物体的大小、 就能判断出所接近的物体的大小、形状和 运动方式。 运动方式。
雷达是利用无线电波发现
目标，并测定其位置的设备。 目标，并测定其位置的设备。 由于无线电波具有恒速、定向 由于无线电波具有恒速、 传播的规律，因此， 传播的规律，因此，当雷达波 碰到飞行目标(飞机、导弹） 碰到飞行目标(飞机、导弹）等 时，一部分雷达波便会反射回 根据反射 反射雷达波的时间和 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。 位置。 由于一般飞机的外形比较复 总有许多部分能够强烈反射 杂，总有许多部分能够强烈反射 雷达波， 雷达波，因此整个飞机表面涂以 黑色的吸收雷达波的涂料。 黑色的吸收雷达波的涂料。
法线
i
介质I 介质I 界面 介质II 介质II
r
惠更斯原理解释折射现象
四、波的折射定律证明 由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点 经∆t后，B点发射的子波到达界面处D点，A 点的到达C点，
BD v1∆t sin i = = AD AD
v2 ∆t AC = sin r = AD AD
i
A v2 ∆t
vΔ t
. . . . . . . . .
子波波源
t 时刻的波面
平面波演示
惠更斯原理
水面产生直线波的瞬间波形，波前 AA′及波 前 BB′上各点到波源的距离都相同。 直线前进的平面波，若不遇到任何阻碍，下 直线 一时刻的波前形状也会是直线。
二 、惠更斯原理
用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面 用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面 球面波
四、波的折射
波从一种介质进入另一种介质时， 波从一种介质进入另一种介质时， 波的传播方向发生了改变的现象叫做 波的折射。 波的折射。
四、波的折射
波从一种介质进入另一种介质时， 波从一种介质进入另一种介质时，波的传 播方向发生了改变的现象叫做波的折射。 播方向发生了改变的现象叫做波的折射。 折射角（ 折射角（r）： 折射波的波线与两介质界面法线的夹角r 叫做折射角 折射角。 叫做折射角。
波面
几种常见的波
二惠更斯原理 二.惠更斯原理 惠更斯原理 论述： 论述 ： 媒质中波动传到的各点 都可以看作是新的次波源，这些 都可以看作是新的次波源， 新波源发射的波称为子波， 新波源发射的波称为子波，其后 任一时刻这些子波的包络面就是 该时刻的新波阵面
惠更斯原理：
(1) 行进中的波面上任意一点都可看作是新的子波源； 行进中的波面上任意一点都可看作是新的子波源； (2) 所有子波源各自向外发出许多子波； 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 各个子波所形成的包络面， 播到的新波面。 播到的新波面。
二 、惠更斯原理
利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几 何作图方法确定下一时刻的波面， 何作图方法确定下一时刻的波面，从而确定波 的传播方向。 的传播方向。例如当波在均匀的各向同性介质 中传播时，波面的几何形状总是保持不变的。 中传播时，波面的几何形状总是保持不变的。
二 、惠更斯原理
用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面 用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面 平面波 t +Δt 时刻的波面
惠更斯原理
a` c` b`
i i'
B`
i`= i
三、波的反射
反射定律： 反射定律： 入射线、法线、 入射线、法线、反射线 在同一平面内， 在同一平面内，入射线与反 射线分居法线两侧， 射线分居法线两侧，反射角 等于入射角。 等于入射角。 注意： 注意： 1.反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。 反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。 反射波的波长 2.波遇到两种介质界面时，总存在反射。 波遇到两种介质界面时，总存在反射。 波遇到两种介质界面时
t +Δ 时刻 t
的波面
.. .. . . . . . ..
球面波演示
t 时刻
的波面 子波波源
.
. .
. .
vΔ t
二 、惠更斯原理
作用 ：由已知的波面通过几何作图 方法确定下一时刻平面波、 方法确定下一时刻平面波、球面波等的 波面，根据两者垂直关系， 波面，根据两者垂直关系，从而确定波 的传播方向。 的传播方向。
三、波的反射
用惠更斯原理解释波的反射 由惠更斯原理， 由惠更斯原理，AB为波的一个波面 经∆t后，B点发射的子波到达界面处B`点，A 同种介质，波速不变。 点发射的子波到达A`点。同种介质，波速不变。
B`B = AA`
∆AB`B ≅ ∆B`AA`
b c a
∠A`AB`= ∠BB`A
i i'
A
B v∆t A`
sin i v1 = sin r v2
折射率
v1 n12 = v2
四、波的折射
波发生折射的原因： 波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同 注意： 注意： 1.当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。 当入射速度大于折射速度时， 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。 当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。 当入射速度小于折射速度时 3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折 当垂直界面入射时，传播方向不改变， 当垂直界面入射时 射中的特例。 射中的特例。 4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波 在波的折射中， 在波的折射中 波的频率不改变， 长都发生改变。 长都发生改变。 猜想：波的反射、折射与光遵守同样的规律， 猜想：波的反射、折射与光遵守同样的规律， 那光是波或波是光呢？ 那光是波或波是光呢？
一、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 发出球面波；在以后的任何时刻，所有这些次波波面的包 络面形成整个波在该时刻的新波面。 直线传播规律 s’ s 较好的解释光的 反射折射规律 成功之处
r = vt
双折射现象 定性的解释光的干涉、衍射现象
不能解释干涉衍射光的振幅变化 s 不足之处 s’ 不能解释衍射光强的重新分布
隐形飞机F 隐形飞机F—117
雷达确定目标 示意图
4 惠更斯原理
一、波面和波线
波面：在任一时刻，介质中任何振动状态相同的 质点所构成的面叫做波面。水波的波面是一个个 圆；空间一点发出的球面波，波面是以波源为球 心的一个个球面；对于平行光（光也是一种波） 波面是平面 (类比等势面）。 类比等势面） 波线：用来表示波的传播方向的，跟各个波面垂 垂 类比电场线） 直的线叫做波线（类比电场线）。 波线 波线 波面
法线
i i'
平面
生活中反射现象的思考
1．回声是声波的反射现象． ．回声是声波的反射现象． 对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时， 对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时， 会被反射回来继续传播． 会被反射回来继续传播． 2．夏日的雷声轰鸣不绝． ．夏日的雷声轰鸣不绝． 声波在云层界面多次反射． 声波在云层界面多次反射． 3．在空房间里讲话感觉声音响． ．在空房间里讲话感觉声音响． 声波在普通房间里遇到墙壁，地面， 声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发 生反射时，由于距离近， 生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达 人耳．人耳只能分开相差0.1s以上的声音．所以， 以上的声音． 人耳．人耳只能分开相差 以上的声音 所以， 在房间里听不到回声， 在房间里听不到回声，人在房间里讲话感觉声音比 在野外大，而普通房间里的慢帐、地毯、 在野外大，而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会 吸收声波，会影响室内的声响效果． 吸收声波，会影响室内的声响效果．
三、波的反射
波遇到障碍物会返回来继续传播， 波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象 叫做波的反射． 叫做波的反射．
法线
i i'
平面
入射角（i）： 入射角（ 叫做入射角 入射角。 入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角。 反射角（ ）： 反射角（i’）： 叫做反射角 反射角。 反射波的波线与平面法线的夹角i’ 叫做反射角。