惠更斯原理与波反射和折射
惠更斯原理-波的反射及折射
则波的频率 f＝v气. λ气
在海水中：v 水＝λλ水 气v 气
海水的深度 h＝v 水·2t ＝1 530×12×0.5 m＝382.5 m.
为什么在空房间里讲话感觉到声音特别响？
解析：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，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，人在空房间里讲话感觉声音特别响， 而普通房间里的幔帐、沙发、衣物等会吸收声波， 使反射不够强，所以人在普通房间里讲话不如在 空房间里讲话响．
种介质中的速度跟波在第二种 V2
介质中的速度之比：
sin i v1 sin r v2
法线
i
n1
n2 r
4.用惠更斯原理解释波的反射
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C点，A 点的到达E点，
sin i BC v1t AC AC
sin r AE v2t AC AC
（1）水面上形成一列圆形波 （2）画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰和波谷
动画模拟1
【观察思考】再用长方形直条作为波源拍击水面，产生 直线波纹的水波。
（1）水面上形成一列直线波纹（形状）的水波 （2）画面上的直线是传播的波峰和波谷
【观察思考】在水波前进的方向放上两块挡板，使挡板 中间的缝宽与水波的波长相当。请他仔细观察，在挡板 的后面将会发生什么现象？怎样估算水波的波长？
圆形波的波线是沿着以波源为中心的半径方向向外 的射线。
(1)波线的指向表示波的传播方向． (2)在各向同性的均匀介质中,波线恒定与波面垂直. (3)球面波的波线是沿半径方向的直线,平面波的波线是垂直 于波面的平行直线.
24惠更斯原理波的反射与折射解析
【例4】如图12－6－6所示是一列机械波从一种介质进入另
一种介质中发生的现象，已知波在介质Ⅰ中的波速为v1，波在介质 Ⅱ中的波速为v2，则v1：v2为
பைடு நூலகம்
(
)
C
A．1: 2
B. 2 :1
C. 3 : 2
【解析】由折射定律ssiinnθθ12＝vv12可得vv12＝ssiinn6405°°＝
3， 2
D. 2 : 3 故 C 正确。
知识点3 波的反射 (1)定义：当波遇到障碍物时，会返回到原来的介质中继续传播，这种现象叫波的反射。 入射角：入射波线与法线的夹角，如图12－6－1中所示的α。 反射角：反射波线与法线的夹角，如图12－6－1中所示的β。
(2)反射定律 ①反射波线，入射波线和法线在同一平面内； ②反射波线与入射波线分居法线两侧； ③反射角等于入射角，即α＝β。 注意：在反射现象中，反射波的波长、频率和波速都跟入射波的完全相同。
(2)波线 用来表示波的传播方向，在各向同性介质中波线与波面垂直。 (3)波面与波线的关系
注意：无论是球面波，还是平面波，同一波面上的各质点振动情况完全相同。
知识点2 惠更斯原理 介质中任一波面上的各点，都可以看做 发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在 波前进方向的包络面，就是新的波面。例如：
【例3】某列波以60°的入射角从甲介质射到 乙介质的界面上同时发生反射和折射，若反射线与折 射线成90°角，波在乙介质中的波速为1.2×105 km/s ，求波在甲介质中的速度是多少？
【答案】65 3×105 km/s
【解析】根据题意波的反射与折射如图 12－6－4 所示
由折射定律得：sin60°＝v甲 sin30° v乙
知识点4 波的折射 (1)定义：波传播到两种不同的可传播波的介质界面时，会有一部分进入第二介质中，但波 线会发生变化，这种现象叫波的折射。
第2章 惠更斯原理 波的反射与折射
2、４惠更斯原理波的反射与折射学习目标知识脉络１、明白什么是波面、波线,明白它们之间的关系。
2、了解惠更斯原理,明白用惠更斯原理描述波的方法、3、明白什么是波的反射,理解波的反射定律、(重点)4。
明白什么是波的折射,理解波的折射定律、(重点)5、应用波的反射定律和折射定律解决有关问题。
(难点)惠更斯原理1、在均匀介质中,质点的振动会向各个方向匀速传播,形成球面波。
2、波在介质中传播时,任一时刻介质振动步调相同的点的包络面叫做波面;最前面的波面又叫波前,垂直于波面并指向波传播方向的直线叫做波线、如图２-4-1所示、图2。
4-1３、波面是平面的波叫做平面波。
４。
惠更斯原理的内容是:介质中波前上的各点,都能够看成是一个新的波源(子波源),并发出子波;其后,这些子波的包络面就是新的波面、［再判断]１。
只有平面波的波面才与波线垂直。
(×)2。
任何波的波线与波面都相互垂直、(√)３、任何波的波线都表示波的传播方向、(√)＼o(［后考虑])波面一定是平面不？依照下图考虑波线与波面的关系是如何的。
图2、4。
2【提示】波面不一定是平面。
波线与波面互相垂直,一定条件下由波面可确定波线,由波线可确定波面、错误!1、惠更斯原理的实质: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面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。
２、惠更斯原理的局限性:光的直线传播、反射、折射等都能用此来进行较好的解释、然而,惠更斯原理是比较粗糙的,用它不能解释衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系,而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在,而倒退波显然是不存在的。
１。
关于对惠更斯原理的理解,下列说法正确的是( )A、同一波面上的各质点振动情况完全相同B。
同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定不同C。
球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D。
利用惠更斯原理推导光的反射定律和折射定律
利用惠更斯原理推导光的反射定律和折射定律我们说反射定律。
你站在湖边，看着阳光反射在水面上，这时候就会想起反射的事情了。
光线遇到一个平面，比如镜子或者水面，它会按照一定的角度反射回去。
这里面有个“入射角”和“反射角”，这俩小家伙可有趣了！入射角是光线射到镜子上的角度，而反射角则是光线反弹回来的角度。
根据惠更斯的原理，每个光波前的小点都在源源不断地向外传播。
当光线碰到镜子那一瞬间，这些小点就开始变身了，形成新的波前。
结果是，入射角和反射角相等，简简单单，真是“黑白分明”啊！接下来咱们说折射定律。
想象一下你在海边，阳光照在水面上，水里的小鱼们就像小明星一样在水里欢快地游动。
光线从空气进入水中，这时候就发生了折射。
你会发现小鱼看起来离你更近了，其实它们并没有移动。
这就是光在不同介质中传播的魔法！光在水中的传播速度比在空气中慢，于是光线进水的那一刹那就像一个冲锋陷阵的勇士，得调整自己的姿势。
根据惠更斯原理，光波在不同的介质中，每个小点的波前会根据传播速度的变化而调整。
这时候就产生了折射角，空气中的光线与水中光线之间的角度关系，就形成了著名的“斯涅尔定律”。
在这里，折射角和入射角的比值恰恰和两种介质的速度有关，真是“千变万化”！所以，反射和折射定律其实就是在讲光的“社交技巧”，它们总是按着规律来办事。
反射就像在舞池里旋转的舞者，优雅而自信，毫不犹豫。
而折射呢，就像是一个懂得变通的朋友，灵活应变，总能找到合适的姿势来适应环境。
惠更斯原理就像一个无形的规则，让光在空间中优雅地“舞动”。
通过这两种方式，光就能在我们的生活中自由自在地穿行，给我们带来光明和温暖。
回过头来，咱们再来总结一下。
光的反射和折射是自然界中常见的现象，惠更斯原理给了我们一个很好的解释。
想象一下，光在空气和水之间穿梭，犹如一位光彩照人的旅行者，随时准备迎接新挑战。
入射角、反射角和折射角之间的关系，就像一场精彩的比赛，谁都想赢，但规则简单明了，谁都能参与。
7.6惠更斯原理与波的反射和折射
前面讨论了波动的基本概念，现在讨论与波 的传播特性有关的现象、原理和规律。
由于某些原因，波在传播过程中其传播方向、 频率和振幅都有可能改变。
惠更斯原理给出的方法（惠更斯作图法） 是一种处理波传播方向的普遍方法。
一. 惠更斯原理（1690） 1. 原理的叙述 介质中任意波面上的各点， 都可看作是 发射子波（次级波）的波源（点源），其后
r
u1x u2x 牛顿
1
（I. Newton, 1643-1727)
u2x 2 sini u1x / u1 u2 u 2 sinr u2x / u2 u1
பைடு நூலகம்
1850年，法国物理学家傅科实 验测得光在水中的传播速度为光在 空气中速度的3/4，无可怀疑地支持 了光的波动说。
Jean Bernard Léon Foucault 1819 - 1868
胡克 Robert Hooke
(1635－1703)
惠更斯 Christiaan Huygens
(1629-1695)
雨点与阳光
光密媒质光疏媒质时，折射角r >入射角 i 。
i n1(大) n2(小) r
i = ic n1(大) n2(小) r = 90
s in ic
n2 n1
ic — 临界角
当入射i >临界角 ic 时，将无折射光 — 全反射。
入射的波线是在界面的另一处返回，成为反射波的波线。 1947年观察到在玻璃—空气界面上全反射时的移位现象。
全反射
实验证明在全反射时界面附近是有透射波的。
光导纤维
光导纤维:中央折射率 大,表层折射率小的透 明细玻璃丝.
2-4惠更斯原理 波的反射与折射解析
1．在已学过的回声和声音反射与折射的基础上，进一步加深对波的特性的理 解。 2．通过实验演示和日常生活经验辅助教学，激发学生感受知识的兴趣。
情感、态度与价值观 1．培养学生怎样理解和学习抽象概念。 2．培养学生由现象结论现象的思维模式。
1.假设水面有一个波源，水波向四周传开。任何振动 状态相同的点都组成了一个个圆。我们把这些圆叫做一个 个__波__面____，而与波面垂直的那些线代表了波的_传__播__方__向_， 叫做__波__线____。
2-4 惠更斯原理 波的反射与折射
知识与技能
1．知道波传播到两种介质交界面时，会发生反射和折射。
2．知道波发生反射时，反射角等于入射角，反射波的频率、波速和波长
都与入射波相同。
3．知道波发生折射是由于波在不同的介质中速度不同和折射角与入射角
的关系。 4．掌握惠更斯原理，理解用惠更斯原理解释波的反射和折射现象 5．了解波面和波线的概念。
【思维点悟】本题考查了波面、波线的定义及两者之 间的关系和惠更斯原理，关键是能够结合图示理解和掌握 这些比较抽象的概念。
对应练习 1．对于平面波，波面与波线________；对于球面波， 波面是以________为球心的球面，波线沿球面的________ 方向。介质中任一波面上的各点，都可以看做________。 答案：垂直 波源 半径 发射子波的波源
B．波线是用来表示波的传播方向的，波线与波面总
是垂直的
C．无论是球面波，还是平面波，同一波面上各质点
的振动情况完全一样
D．波面上的各点都可以看作一个个新的小波源，称
为子波，子波在前进方向上任意时刻形成的包络面，就是
新的波面
【解析】振动相同的质点在同一时刻组成的面，叫做 波面，故A错；波线表示波的传播方向，在同一种介质中 传播时，波线与波面总是垂直，表示为一条直线，在不同 介质中传播时，表示为折线或曲线，但总跟在对应介质中 的波面垂直，故B对；波面是同一时刻各质点连线组成的， 其上各质点振动情况一样，可以看作相同的一个个新的小 波源，这些波往前传播情况一样，经过相同时刻到达的位 置的连线又可以连接成一个面，就形成新的波面，故C、 D均正确。
4.惠更斯原理波的反射与折射
光的反射
光的折射
光的双折射
本章最后三节讲述的_惠__更__斯__原__理__，波的__反__射__、__折__射__、 __干__涉____、__衍__射____以及_多__普__勒__效__应___是波动学说的基 础理论，需要同学们记住其内容。
图示为水波波纹， 其中的明暗条纹分别代表着__波__峰____和__波__谷_____。
水波穿过狭缝时的现象
惠更斯原理 波在传播过程中所达到的每一个点都可以看成
_新__的__波__源____，从这些点发出_球__面__形__状____的_子__波____， 其后任一时刻这些子波__波__前___的___包__络__面____就是新 的波前。
惠更斯原理实际上给出了作图方法解释波的传播现 象，故而又叫做___惠__更__斯__作__图__法_____。
波的反射：在波的传播过程中，遇到_两__种__介__质__交__界__面___时，
_返__回__原__介__质__中__传__播___的现象叫做波的反射。
惠更斯作图法解释波的反射
波的反射定律：当波传播到两种交界面并发生反射时，
入射线、反射线、法线在_同__一__平__面__内____。 入射线、反射线__分__居__法__线__两__侧_________； 反射角__等__于_____入射角； 反射波__波__长___、_频__率_____、__波__速_____都与入射波相同。
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
惠更斯原理 波的反射与折射资料
介质，该比值为常数.
折射定律
i A i
C
入射波的波面
r
B
r
D
折射波的波面
v1 sin i v2 sin r
从上式中，可以知道：当v1>v2时，i>r，即折射线偏向 法线；当v1<v2时，i<r，即折射线偏离法线；当垂直界面入
3.下列现象哪些是利用波的反射的( ) A.手扶耳旁听远处的人说话 B.医生给病人做超声波检查 C.雷达的工作原理 D.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况 答案:ABCD 解析:手扶耳旁听远处的人说话是利用了声波的反射;超声波检查身体、 潜艇中的声呐都是利用了超声波的反射;雷达则是利用了电磁波的反 射。
入射点A与切点D相连，AD即为反射线，与法线的夹角i'为反射角.
通过以上的步骤的分析，我们可以得到波的反射遵循的规律，即为反 射定律.
因为我们在同一介质中波速相等，所以入射波速与反 射波速相同，以v1表示.图中AD等于A点发出的子波在t2时 刻的半径. AD v1 (t2 t1 )
BC为入射波在t2 - t1时间内传播的距离.
三、波的折射
波在传播过程中，从Байду номын сангаас种介质
进入另一种介质时，波传播的方向 发生偏折的现象叫做波的折射.
波发生折射的原因是在不同介质中波的速度不同.
惠更斯作图法也可以描绘波的折射（图2-4-5），由已知的入射波波 前求出折射波波前，并由此得出波的折射定律：波在介质中发生折射时，
入射线、法线、折射线（即折射波线）在同一平面内，入射线与折射线
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！。
2.4惠更斯原理-波的反射与折射
2.4惠更斯原理-波的反射与折射2.4 惠更斯原理波的反射与折射【教材分析】教材首先介绍了惠更斯原理，要求学生了解波面、波线等概念，学会利用惠更斯原理确定下一时刻新的波面。
在此基础上引导学生观察和研究波的反射现象和波的折射现象及其规律，并利用惠更斯原理进行论证。
【教学目标】理解惠更斯原理知道波发生反射时，反射角等于入射角，反射波的频率，波速、波长都与入射波相同知道波发生折射是由于波在不同介质中速度不同知道折射角与入射角的关系【教学重难点】重点是使学生掌握波的反射与折射的规律难点是理解惠更斯原理【教学思路】通过现象引入新课，激发学生的好奇性，然后在教师的组织下首先学习惠更斯原理，使学生了解波在传播时某一时刻的波面上的各点都可以认为是一个新的波源，向各个方向发出子波，由此可以确定下一时刻的波面。
在此基础上，引导学生对波的反射和折射规律分别进行探究和论证。
主要手段是先通过对实验现象的观察、分析得出大致的规律，进而利用惠更斯原理进行分析论证，最后分别得出波的反射和折射现象中满足的规律——反射定律和折射定律。
这样教学的目的在于使学生开阔视野，了解科学家研究物理现象的极为巧妙的思维方法。
通过例题和练习，使学生熟练掌握入射角、反射角、折射角和折射率的概念和反射定律和折射定律，并会应用解题。
【教学器材】发波水槽、投影仪、自制多媒体课件等【教学过程】◆新课导入教师：各种波在传播过程中，遇到较大的障碍物时，都会发生反射现象．声波在遇到较大的障碍物后也会反射回来．反射回来的声波传入人耳，听到的就是回声，我们在山中、在大的空房间里大声说话时，都会听到回声。
学生：回顾生活中的体验。
（2）图中与各个波面垂直的线叫波线，用来表示波的传播方向。
2．相关概念：子波源和子波——惠更斯原理教师：根据教材40页有关内容，边讲解边画出下列板图，也可以利用PPT 的动画功能逐步画出下一时刻子波的包络面，让学生理解惠更斯对波的传播的研究结果学生：阅读教材，思考理解：（1）理解并能叙述惠更斯原理：（1690年提出）介质中波前上的各点，都可以看做一个新的波源（子波源），能够发出子波；其后，这些⑴球面波子波的包络面就是新的波面，这就是惠更斯原理。
惠更斯原理波的反射与折射资料课件
惠更斯在研究声波和光波的传播过程中，发现波前的任意点都可以视为新的子波 源，从而提出了这一原理。这一原理的提出为后来的波动理论研究奠定了基础。
02
波的反射原理
反射现象的定义
反射现象
当波遇到障碍物或界面时， 一部分能量会沿着原路径 返回的现象。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
相关领域的前沿研究
1 2 3
非线性波传播研究 非线性波传播是当前研究的热点领域之一，与惠 更斯原理的结合将有助于深入理解波在复杂介质 中的传播行为。
波动方程的求解方法研究 求解波动方程是研究波传播问题的关键，发展新 的求解方法将有助于提高理论模型的精度和可靠 性。
波与物质的相互作用研究 波与物质的相互作用是波传播过程中的重要现象， 研究这一现象有助于深入理解惠更斯原理的适用 条件和局限性。
总结词
惠更斯原理在电磁波传播中，可以应用于无线通信、 雷达、卫星通信等领域。
详细描述
电磁波在传播过程中遇到不同的介质或障碍物时，会 产生反射、折射和散射等现象。惠更斯原理可以用于 分析这些现象，帮助我们理解电磁波的传播特性和行 为。在无线通信和雷达系统中，惠更斯原理可以帮助 我们优化信号的传输和接收效果，提高通信质量和距 离。在卫星通信中，惠更斯原理也有着重要的应用， 例如在卫星信号的覆盖预测和地面站的设计中。
惠更斯原理波的反射与折射 资 料课件
CONTENTS
• 惠更斯原理概述 • 波的反射原理 • 波的折射原理 • 惠更斯原理在波的反射与折射
中的应用 • 惠更斯原理的挑战与未来发展
01
惠更斯原理概述
惠更斯原理定 义
惠更斯原理是指波在传播过程中，可以视为在波前任意一点 处形成子波源，子波源发出的波经过时间再向前传播，其后 任意时刻的波前由这些子波源的波包所确定。
惠更斯原理解释反射折射定律
惠更斯原理解释反射折射定律
惠更斯原理是描述波传播的一种原理，它可以用来解释光的反射和折射现象。
惠更斯原理的基本假设是，波传播时每个点上都可以看作是波源，每个波源都会发出一系列的波前（波阵面）。
波前可以看作是一系列等相位的点，它们表示了波的传播方向和速度。
在光的反射现象中，当一束光线照射到一个光滑的界面上时，按照惠更斯原理，可以认为光波是由无数个点波源组成的，这些波源在波前上振动，同时向前传播。
当波前达到界面时，每个波源都会成为新的波源，向各个方向传播新的波。
根据波动理论，波源和波的传播方向都会遵循迈克尔逊定律，即入射角等于反射角。
在光的折射现象中，当一束光线从一种介质传播到另一种介质时，惠更斯原理可以解释光线发生折射的过程。
按照惠更斯原理，光波在两种介质的交界面上的每个点可以看作是一个波源，它们向前发出新的波。
由于不同介质中光的传播速度不同，波源的振动频率保持不变，但传播速度改变，导致波前的形状发生变化。
根据波动理论，在介质边界上的波源会根据迈克尔逊定律发出新的波，使波前在新介质中以新的速度传播。
根据几何光学，根据斯涅尔定律，入射角、折射角和介质的折射率之
间满足一定的关系。
因此，惠更斯原理可以解释光的反射和折射定律，即入射角等于反射角以及根据斯涅尔定律，入射角、折射角和介质的折射率之间满足一定的关系。
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
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设经过相等的时间此波阵
面与图面的交线依次与分
界面在B1、B2、B3相遇，
而在 t t，A3点到达B3
点。
N
N
I
i
A2 A3 A1 d i
i
A B1 B2 B3
时刻 t
做出此时刻界面 上各点发出的子 波的包迹。因为 波在同一介质中 传播，速度不变，
所以在 t 时t
刻，从A、B1、B2、 发出子波的半径 分别表示为
一、波动中的几个概念
波面
1.波线
波的传播方向为波线。
波线
波 前
2.波面
平面波
振动相位相同的各点组成的曲面。 波面
3.波前
波线
波
前
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.
根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波阵面就可以用 几何做图法确定下一时刻的波阵面。因此这一原理又就 惠更斯作图法，它在很大程度上解决了波的传播方向问 题。
2）由于三角形AA3B3 与ADB3相等，所以， i i'即：
反射角等于入射角。
❖折射定律
N
I i i' L
界面
rR
1）折射线、入射线和界 面的法线在同一平面内；
2） sin i v1 sin r v2
N
N
I
i
A2 A3 A1 d i
i
Ⅰ
A B1 B2 B3 Ⅱ
时刻 t
用惠更斯原理解释波的折射
由惠更斯原理，A、A3为 同一波面上的两点， A、
A3点达到界面发射子波， 经t后， A3点发射的子 波到达界面处B3点，A点 的到达B点。
N
N
A3
I
A
B1 B2
rB r
B3 Ⅰ Ⅱ
r
R
时刻 t+△t
N
N
N
N
I
i
A2 A3 A1 d i
i
Ⅰ
A B1 B2 B3 Ⅱ
时刻 t
I A B1 B2
rB r
d vt
N
N
L
I
i d
i i
A
B1 B2 B3
时刻 t+△t
这些子波的包迹面 也是与图面垂直的 平面。它与图面的 交线为B3D，而且， DB3=AA3。做垂直于 此波阵面的直线， 即得反射线。与入 射波阵面AA3垂直的 线称为入射线。
N
N
L
D
I
i
A3
i
i
A
B1 B2 B3
时刻 t+△t
结论 1）反射线、入射线和界面的法线在同一平面内；
vt
平 面 波
球 面 波
R1
O
R2
克里斯蒂安·惠更斯 惠更斯： (ChristianHaygen，1629— 1695)
荷兰物理学家、数学家、天文学 家。1629年出生于海牙。1655年获 得法学博士学位。
1663年成为伦敦皇家学会的第一位外国会员。克里斯 蒂安·惠更斯（Christian Huygens 1629-1695）是与牛 顿同一时代的科学家，是历史上最著名的物理学家之 一，他对力学的发展和光学的研究都有杰出的贡献， 在数学和天文学方面也有卓越的成就，是近代自然科 学的一位重要开拓者。
B3 Ⅰ Ⅱ
r
R
时刻 t+△t
A3B3 v1t AB3 sin i AB v2t AB3 sin r
所以
sin i A3B3 v1 sin r AB v2
由于 sin i A3B3 v1 sin r AB v2
n sin i v1 1
sin r v2 2
21
v1/v2为第二种介质相对第一种介质的折射率。
四、波的反射与折射
N
I i i' L
界面
rR
❖反射定律
当波传播到两种介质的分界 面时，一部分反射形成反射 波，另一部分进入介质形成 折射波。
1）反射线、入射线和界面的法线在同一平面内；
2） 反射角等于入射角 i i'
用惠更斯原理解释波的反射
在时刻t，波阵面与图面的交线AA3到达图示的位置，A 点和界面相遇。此后AA3上个点将依次到达界面。
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