浙江理工大学 惠更斯原理
惠根思原理
i n1 A
u2t
C
u1t
i
r D
u1t 2
sin i CB AD = sin γ AB AB
r
B
= u1t u2t
n2
= u1 u2
= n2 n1
反射波、 4. 反射波、透射波的强度和相位
平面简谐波垂直入射到两种介质的交界面上, 平面简谐波垂直入射到两种介质的交界面上, 设界面处x=0，并设入射波在x=0处的振动初相位为 x=0处的振动初相位为 设界面处 ，并设入射波在x=0 入射波、反射波和透射波的表达式为： 零。入射波、反射波和透射波的表达式为： 入射波 y1 = A1 cos[ω (t x u1 )]
惠更斯
惠更斯原理
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
ut
惠更斯原理
t 时刻波面 t +t 时刻波面
波传播方向
t + t t
ut
平面波
球面波
a
2. 波的衍射
当波在传播过程中遇到障碍物时， 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 波的衍射。 碍物发生偏折的现象，称为波的衍射。
将入射波、反射 将入射波、 波和透射波的表达式 以指数形式给出： 以指数形式给出：
入射波 透射波
y1 = A1 e
i ω ( t x u1 )
反射波
y1 ' = A1 ' e
i [ω ( t + x u1 ) + φ1 ' ]
o
z1 = ρ1u1
介质1 介质1
x
z 2 = ρ 2u2
惠更斯原理课件
波的折射
传播方向
频率f 波速v 波长λ
改变 θ反＝θ入
不变 不变 不变
改变 θ折≠θ入
不变 改变 改变
波的反射的应用
【典例1】 如图 12－6－5 所示，甲、乙两人 平行站在一堵墙前面，二人相距 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
( )．
●波速(v)由介质决定：故反射波与入射波在同一介质 中传播，波速不变，折射波与入射波在不同介质中传 播，波速变化．
●据v＝λf知，波长λ与波速和频率有关：反射波与入射波，频率 同．波速同，故波长相同，折射波与入射波在不同介质中传播， 频率同，波速不同，故波长不同．具体见下表所示.
波现象 比较项
波的反射
●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．
二、波的反射、折射现象中各量的变化
●频率(f)由波源决定：故无论是反射波还是折射波都与 入射波的频率相等，即波源的振动频率相同．
●(3)反射规律：入射波线、法线和反射波线在 _同__一__平_面__内___ ，入射波线和反射波线分居在等__于___两则， 反射角_法__线__入射角．
提醒 (1)反射波的波长、频率、波速跟入射波的 相同．
(2)回声就是声波的反射，人耳能将原声和回声 区分开的最小时间间隔为0.1 s.
四、波的折射(如图12－6－4所示) ●定 义 ： 波 从 一 种 介 质 射_ _ _入_ _ 另 一 种 介 质 时 ， 波 的 _传_ _ _播_ _方_ _向_ 发 生 改 变 的 现 象 ．
浙江理工大学972普通物理2020年考研专业课初试大纲
浙江理工大学2020年考研专业课初试大纲浙江理工大学2020年硕士学位研究生招生考试业务课考试大纲考试科目：普通物理代码：972一、基本要求：1. 对力学、热学、电磁学、振动和波、波动光学、近代物理这六个部分的基本概念、原理、定律和基本实验方法能够有比较全面和系统的认识和正确的理解，并具有初步的应用能力。
2. 会运用所学基本概念、理论和方法，分析、研究、计算和估算一般难度的物理问题，并能用单位、数量级与已知典型结果比较，判断结果的合理性。
二、范围与要求第一篇力学1．理解质点、刚体等模型和参照系、惯性系等概念。
2．掌握位置矢量、位移、速度、加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。
能借助于直角坐标系熟练地计算质点在平面内运动时速度和加速度。
能熟练地计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。
理解角量和线量值的关系。
3．掌握牛顿三大定律及其应用条件。
4．掌握功的概念。
能熟练计算直线运动情况下变力的功。
掌握保守力做功的特点及势能的概念。
会计算势能。
5．掌握动能、动量和冲量的概念。
掌握质点的动能定理和动量定理，并能用它们分析、解决质点在平面内运动的简单力学问题。
6．理解刚体转动惯量和对固定轴的力矩概念。
掌握刚体绕固定轴的转动定律。
7．理解动量矩（角动量）概念。
通过质点在平面内运动和刚体绕定轴转动情况，理解动量矩守恒定律及其适用条件。
能应用动量矩守恒定律分析、计算有关问题。
8．掌握刚体的动能定理，并能分析、计算有关问题。
9．能分析与平动有关的相对运动问题，掌握平动问题中速度和加速度的合成。
第二篇气体分子运动论和热力学1．能从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念。
了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。
掌握理想气体的状态方程。
2．了解气体分子的热运动图象。
理解理想气体的压强公式和温度公式的物理意义。
能推导气体压强公式。
3 理解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义。
大学物理：chap11-7 惠更斯原理
同学们好！
§11.7 惠更斯原理
惠更斯提出： (1) 行进中的波面上任意一点都可看作是新
的子波源；
(2) 所有子波源各自面就成为新的波 阵面。
障碍物的小孔成为新的波源
说明
(1) 知某一时刻波前，可用几何方法决定下一
时刻波前；
S2 S1
新波阵面
原波阵面
t+Dt 时刻
uDt
t 时刻
t 时刻波面 t +Dt 时刻波面
· ·
· 波传播方向
· ·
uDt
平面波
t + Dt
·t · · · ·
·
·
·
·
·
·
·
· ·
球面波
(2) 亦适用于电磁波，非均匀和各向异性媒质；
(3) 解释波的传播、反射、折射、双折射、散射现象；
(4) 不足之处：有倒退波产生；未涉及振幅，相位 等的分布规律；不设计波的时空周期性；不能 解释干涉衍射现象。
谢谢
惠更斯原理简称 原理
惠更斯原理简称原理惠更斯原理是光的传播和反射规律的基本原理之一，它是法国物理学家兼数学家克里斯蒂安·惠更斯在17世纪提出的。
惠更斯原理指出，波在传播过程中，每一个波前上的每一点都可以看作是一个次级波源，从而形成新的次级波，而沿着次级波的传播方向可以得到新的波前。
在光学中，惠更斯原理可以解释许多光的现象，如光的传播、干涉、衍射和反射等。
惠更斯原理的核心在于认识到波传播过程中的每个点都可以发射次级波，这些次级波会沿着传播方向扩散，形成新的波面。
这一原理可以用数学方式描述为：对于光的一个波面上的每一点，以波面上的该点为球心作一个球面，并把这些球面看作是新光源，新的波面将在这些球面相切的位置上形成。
根据惠更斯原理，当平面光波通过一个孔或遇到一个障碍物时，每一个点上的波前可以看作是能向前发射球面波的波源，这些球面波再根据波的传播规律进行扩散。
当遇到一个孔或障碍物时，波的传播会受到阻碍，但是绕过障碍物的波仍然沿着波的传播方向发射出去，形成新的波前。
惠更斯原理可以很好地解释光线的传播和反射。
当光线从一个介质传播到另一个介质时，光线的传播方向会发生偏折，这就是所谓的折射现象。
惠更斯原理可以解释折射现象，它认为入射光线上的每一个点都可以发射波面，这些波面再沿着传播方向发射出去。
当光线从一个介质传播到另一个介质时，波速会发生改变，波前的形状也会发生变化，导致光线的传播方向改变。
惠更斯原理还可以解释光线的反射现象。
当光线从一个介质射向光滑的界面时，根据惠更斯原理，入射光线上的每一个点都可以发射波面，这些波面沿着传播方向发射出去并与界面相交。
由于光滑界面的特殊性质，波面相交后会重新聚焦形成反射光线。
这一现象可以解释为，光线在反射时，重新聚焦形成反射光线是因为波面相交后，反射光线是波在界面上扩散的结果。
总的来说，惠更斯原理给出了波动现象中波的传播和反射规律的简单而准确的描述。
它通过将波面上的每一点看作是次级波源，进一步提供了解释波动现象的数学模型。
惠更斯原理
y1P A1 cos( t 1 2 π )
r1
r2
y p y p1 y p 2
y p y p1 y p 2
?
r1 y1P A1 cos( t 1 2 π ) A1 cos( t 1 p ) r2 y2 P A2 cos( t 2 2 π ) A2 cos( t 2 p )
例：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 山左侧)
中波 超短波、微波
例：在日常生活中如何产生点光源?如何将球面波转换成平面波?
三、 波的干涉
1 波的叠加原理
波在相遇区域，任一质点的振动为二波 单独在该点引起的振动的合成. 叠加性：在相遇区合振动为分振动的合成
独立性： 相遇时直接合成，分开后传播 情况与未相遇时相同，互不干扰.
点A振动方程为
y A 0.1cos 200πt
向右传播的波动方程为
x y1 0.1cos 200π t 0.1cos200πt 0.5πx u A B P
O x X
点B振动方程为
yB 0.1cos200πt π
向左传播的波动方程为
30 x y2 0.1cos 200π t π u 0.1cos200 πt 0.5πx 14π
A
O
P
B
X
x
小结： 1、波的干涉条件
振动方向相同；
频率相同；
位相差恒定 。
——相干波
干涉强 弱条件
A A1 A2 2 A1 A2 cos r2 r1 2 1 2π
2 2
2kπ
惠更斯原理知识要点归纳
§12.6惠更斯原理一、波面和波线波面：振动状态相同的质点组成的面。
波线：表示波的传播方向的线，箭头表示传播方向波面和波线的关系：垂直二、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；2) 所有子波源各自向外发出许多子波；3）之后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面是波在该时刻的新的波面说明：1．原理的依据：1）波动在介质中是逐点传播的；2）各质点作与波源完全相同的振动2．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。
3．该原理对非均匀媒质也成立，只是波面的形状和传播方向可能发生变化。
三、惠更斯原理的应用1．波的反射：1）波的反射：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射．2）入射角（i）：入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角。
3）反射角（i’）：反射波的波线与平面法线的夹角i’叫做反射角。
4）反射定律：入射波线、法线、反射波线在同一平面内，入射波线与反射波线分居法线两侧，反射角等于入射角。
由惠更斯原理解释证明：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点发射的子波到达A`点。
同种介质，波速不变。
``AABB=```AABBAB∆≅∆ABBABA```∠=∠ii=`注意：1)反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。
2)波遇到两种介质界面时，总存在反射。
2．波的折射：1）波的折射：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。
2）折射角（r）：折射波的波线与法线的夹角3）折射定律：入射波线、法线、折射波线共面，入射波线与折射波线分居法线两侧．入射角、折射角的正弦比等于波在第一种介质和第二种介质中的速度比21sinsinvvri=表达式：4）折射的原因：波在不同介质中速度不同由惠更斯原理解释证明，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，ADBDi=sinADtv∆=1ADACr=sinADtv∆=221sinsinvvri=注意：1)当入射速度大于折射速度时，折射波线靠拢法线；当入射速度小于折射速度时，折射波线远离法线。
大学物理--惠更斯原理
A2
cos(t
2
2π
r2
)
yp y1p y2 p Acos(t )
tan
A1 sin(1 A1 cos(1
2π r1 )
2π r1 )
A2
sin(
2Leabharlann 2π r2)A2
cos(2
2π r1
)
A A12 A22 2 A1 A2 cos
2
1
2π
r2
r1
常量
16
讨论
A A12 A22 2 A1A2 cos 1 ) 合振动的振幅2（波1的强2π度r）2 在r1空间各点的分
A
20m
B
设 A 的相位较 B 超
前，则 A B π .
B
A
2π
BP
AP
π 2π
25 15 0.1
201π
点P 合振幅 A A1 A2 0 23
24
一 驻波的产生 振幅、频率、传播速度都相同的两列相干波，在
同一直线上沿相反方向传播时叠加而形成的一种特殊 的干涉现象.
25
二 驻波方程
若
1
2
则
2π
波程差 r2 r1
k k 0,1,2,
A A1 A2 振动始终加强
3 ) (k 1 2) k 0,1,2,
A A1 A2 振动始终减弱
其他 A1 A2 A A1 A2
18
例 1 如图， 两个相干波源 S1 和 S2 相距 L=9m，
振动频率为 =100Hz ，S2 的位相比 S1 超前 / 2 ，
(a)
(b)
2.3 产生波的衍射的条件：小孔或障碍物的尺寸不
比波长大得多。
惠更斯原理波的反射与折射解析课件
随着科技的不断发展，惠更斯原理的应 用范围越来越广泛，不仅在光学领域有 重要应用，在其他领域如声学、电磁学
等也有广泛的应用。
目前，基于惠更斯原理，科学家们正在 研究新型的光学器件和声学器件，以及
复杂介质中的波传播特性。
未来，惠更斯原理的发展将更加注重数 值模拟和实验验证，以解决实际应用中 的问题，同时也将促进多学科交叉的发
用惠更斯原理设计波前形状
波前形状概念
指在空间中某一点，振动相位相同的点的分布形状。
设计方法
根据惠更斯原理，可以通过设计每个子波的位置和振幅来控制总波 前的形状。
应用场景
在激光雷达、光学通信等领域中，可以利用惠更斯原理设计波前形状 ，从而实现高精度、高效率的信号传输和目标检测等功能。
05
波的反射与折射实验
展。
THANKS
惠更斯原理的提出为波动光学的发展 奠定了基础，对于我们理解光的本质 和传播特性具有重要意义。
02
波的反射原理
波的反射现象
01
波的传播
当波遇到障碍物时，会以与障 碍物形状相似的波形继续传播
。
02
反射波的产生
入射波与反射波同时存在，且 具有相同的频率和波长。
03
反射波的传播方向
反射波的传播方向与入射波相 反，且遵守反射定律。
反射定律
基于光线直线传播的原理，当光 线经过不同介质界面时发生折射
现象。
03
波的折射原理
波的折射现象
波在两种不同介质界面处传播方向发生改变的现象 以光线传播方向改变的现象为主 折射现象是波独有的现象
折射波的特点
波速变化
在两种介质的交界处，波的传播 速度会发生改变
传播方向变化
大学光学经典课件L2惠更斯原理
惠更斯原理的提出背景
惠更斯原理是在17世纪末提出 的，当时光学理论正处于快速发
展的阶段。
光的本质和传播方式一直是科学 家们研究的重点，而惠更斯原理 的提出为光的波动理论奠定了基
础。
惠更斯原理的提出是基于对光的 干涉和衍射现象的观察和实验研
详细描述
在水槽中设置两个相干的水波源 ，观察水波干涉形成的明暗相间 的条纹，通过测量条纹间距与理 论值对比，验证惠更斯原理。
光波干涉与衍射实验
总结词
通过光
详细描述
利用分束器将单色光分成两束相干光波，观察光波干涉形成 的明暗干涉条纹；同时进行单缝和双缝衍射实验，观察衍射 条纹的分布，并与理论值进行比较。
不适用于非线性光学
惠更斯原理主要适用于线性光学领域，对于非线性光学领域的应用则较 为有限。
03
对光束质量要求高
惠更斯原理要求光束质量高，光束参数偏差小，否则会影响干涉效果。
惠更斯原理的未来发展方向
探索更广泛的应用
领域
随着光学技术和应用的发展，惠 更斯原理有望在更多领域得到应 用，如生物医学、传感检测、通 信等领域。
指导光学系统设计
惠更斯原理在光学仪器和光学系统设计中有重要应用，如透镜、反 射镜等光学元件的设计，以及干涉仪、光谱仪等光学仪器的设计。
促进物理学发展
惠更斯原理是物理学的重要基石之一，它的发展和应用对于推动物理 学和相关学科的发展具有重要意义。
惠更斯原理的局限性
01 02
理想化模型
惠更斯原理是一个理想化的模型，它假设波阵面是无限薄的，这在实际 情况中是不成立的。因此，在某些情况下，惠更斯原理的应用会受到限 制。
大学光学经典课件L2惠更斯原理
cv
v
Hale Waihona Puke 就有 l0 nl2019/9/13
6
3.3 光程相同含有的波数相同：N1 N2
波数定义：N l
已知： n1l1 n2l2 N 1 求证： N1 N2
n 1 l1
n2
l2
N2
证明：
N2
l2
2
,
N1
l1 1
,
n c 0 0 v
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7
N1
19
（2）折射情况
n1
M
n2
O
Q
P
n 1 M n 2 M Q n 1 O P n 2 O Q C P
2019/9/13
20
（3）折射情况
第一次成像：n1Q M n2MP C 1
或者： n 1 Q n M 2 M n 2 N N C P 1 n 1 M n 2
可以通过比较两个振动的光程来考察 两个振动的步调差异。
2019/9/13
10
3.5 费马原理的表述
光在指定的两点间传播，实际的光程总是一 个极值（最小值、最大值或恒定值）。
(QP)
P
ndl 0
(P,Q是二固定点)
Q
Fermat原理是几何光学的基本原理，几何光学中的三个重 要定律——直线传播定律，反射定律和折射定律——都能 从Fermat原理导出。
2019/9/13
11
3.6 由费马原理推导几何光学三定律
在均匀媒介中光的直线传播定律是费马原理的显然结论。
（1）反射定律
Q
n1
i
M
n2
2019/9/13
物理课件9.4惠更斯原理
仅适用于线性介质
惠更斯原理主要适用于线性介质，对于非线性介质，其应用受到 限制。
忽略波动性
惠更斯原理忽略了波的波动性，对于波动性较强的波，其预测结果 可能不准确。
无法处理反射和折射
惠更斯原理无法处理波在界面上的反射和折射现象，对于复杂波阵 面形状的预测存在局限。
惠更斯原理的发展方向
推广至非线性介质
02
波动理论基础知识
波动的基本概念
波动
波长
频率
振幅
物体振动产生的能量在 介质中传播的现象。
波动中相邻两个波峰或 波谷之间的距离。
单位时间内波动的次数 。
波动中振动的最大位移 量。
波动方程的建立
线性偏微分方程
描述波动现象的基本方程，表示波动在空间和时间上的变化 规律。
初始条件和边界条件
确定波动方程解的条件，包括波源、介质性质和边界约束等 。
波的传播特性
01
02
03
反射和折射
当波遇到不同介质时，部 分能量反射，部分能量折 射进入新介质。
干涉和衍射
当两个或多个波相遇时， 会产生干涉现象；波通过 障碍物时，绕过边缘产生 衍射现象。
多普勒效应
当波源或观察者移动时， 波的频率会发生变化。
03
惠更斯原理的应用
光的衍射现象
光的衍射
光在传播过程中遇到障碍 物时，会绕过障碍物继续 传播的现象。
研究惠更斯原理在非线性介质中 的应用，提高其在非线性波传播
模拟中的精度。
考虑波动性的影响
将波动性因素纳入惠更斯原理的模 型中，以更准确地描述波的传播。
发展高阶近似方法
研究和发展高阶近似方法，以处理 复杂波阵面形状和波的散射问题。
惠更斯原理的定义
惠更斯原理的定义引言惠更斯原理是光的传播和反射现象的关键原理。
在光学领域中，惠更斯原理是解释光波传播和波前传播的基本理论。
本文将深入探讨惠更斯原理的定义、工作原理以及其在光学中的应用。
惠更斯原理的定义惠更斯原理是法国物理学家兼数学家光学伽利略明安德烈·马丹·惠更斯（Huygens）在17世纪提出的一项基本原理。
该原理基于波动理论，解释了光的传播和波前的传播方式。
惠更斯原理提供了一种求解波动问题的方法。
它的基本定义如下：惠更斯原理：每个波前上的每一点都可以看作是次波源，次波源发出的新的球面波传播到下一个波前上时，下一个波前上的每一点都可以看作是这些次波源的新次波源，新次波源发出的新的球面波继续传播到下一个波前上，依此类推。
在这个定义中，波前指的是波的前沿，即波动信号的传播面。
惠更斯原理表明，波前上的每一点都可以被认为是波的发射源，从这些发射源发出的次波前会在下一个波前上产生新的次波。
惠更斯原理的工作原理惠更斯原理利用波动的性质解释了光的传播。
当光线通过一个小孔或者沿着一条不同介质的边界传播时，波动被惠更斯原理解释为波前上每一点都可以看作是波的发射源。
这些发射出的次波前会在下一个波前上产生新的次波。
惠更斯原理可以用以下步骤进行数学描述：1.将波前分成许多小区域。
2.按照波的传播方向，将每个小区域看作是次波前的发射源。
3.新的次波前将从这些发射源传播出去。
4.重复以上步骤，直到到达下一个波前。
通过惠更斯原理，我们可以预测波的传播路径和行为。
惠更斯原理在光学中的应用惠更斯原理在光学领域中有许多重要的应用，以下是其中几个主要应用：1. 光的传播惠更斯原理为我们提供了光的传播模型。
光线从一个波前传播到另一个波前，通过不同介质的光线传播可以被描述为每个波前上的点作为次波前的发射源。
这种模型可以被应用于光的传播路径的计算和预测。
2. 折射和反射惠更斯原理对于解释光的折射和反射现象非常重要。
当光线通过两种不同介质的边界时，根据惠更斯原理，波前上的每个点都可以看作是光的新次波源。
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 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
大学物理第二章-4-惠更斯原理,衍射,折射共51页文档
前面讲过，波动的起源是波源的振动， 波的传播是由于介质中质点之间的相互作用。 介质中任一质点的振动将引起邻近质点的振动， 因而在波的传播过程中， 介质中任何一点都可以看作新的波源。
惠更斯总结了上述现象， 提出了关于波的传播规律定理——惠更斯原理
·0 ··4·● ···8····1·2···1·6···20 ···t 0
······● ······················t
T 4
····● ···················· ······● ····················
t t
2T 4
3T 4
·····● ···················· t T
一. 惠更斯原理
1. 原理 :
• 在波的传播过程中，波阵面（波前）上的
入射线与分界面法线的夹角称为入射角 i 折射线与分界面法线的夹角称为折射角 r
BA i， C AC rD u
1
BC u1(t1t0)ACsini
eˆ n
AB 2
AF u2(t1t0)ACsinr
两式相除
M
A
i
1
i
E 1
A
E 2
C
r
N
sini u
r
1 n sinr u 21
2
DF
u 2
入射线、折射线和分界面的法线在同一平面内； 入射角的正弦与折射角的正弦之比等于波在 第一种介质中的波速与第二种介质中的波速之比。
二.波的反射和折射
波动从一种介质传到另一种介质时， 在两种介质的分界面上，传播方向要发生变化， 产生反射和折射现象。根据实验的结果， 可以得到波动的反射定律和折射定律。 下面用惠更斯原理来推导这些定律。 1. 波的反射（自学）
课件3：12.6 惠更斯原理
【答案】 AD
知识点二 波的反射和折射
重点聚焦
1．波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射现象和折射现
象，一些物理量相应地发生变化，比较如下：
波现象比较项 波的反射 波的折射
传播方向 改变i＝i′ 改变r≠i
1．回声测距 (1)当声源不动时，声波遇到了障碍物会返回来继续传播，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，设经时间t听到回声，则声源 距障碍物的距离为s＝v·2t .
(2)当声源以速度u向静止的障碍物运动或障碍物以速度u向静止 的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(u＋v)·2t .
三、波的反射和折射 1．反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象． 2．折射现象：波从一种介质射入另一种介质时，波的传播方向 发生改变的现象．如图所示．
3．入射角、反射角和折射角： (1)入射角：入射波的波线与界面法线的夹角，如图中i、θ1. (2)反射角：反射波的波线与界面法线的夹角，如图中i′. (3)折射角：折射波的波线与界面法线的夹角，如图中θ2.
(3)当声源以速度u远离静止的障碍物或障碍物以速度u远离声源 时，声源发声时障碍物到声源的距离s＝(v－u)·2t .
2．超声波定位 蝙蝠能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回 来，蝙蝠就根据接收到反射回来的超声波来确定障碍物或食物位置， 从而确定飞行方向．另外海豚、雷达也是利用波的反射来定位和测速 的． 人耳能将原声和回声(反射回来的声音)区分开的最小时间间隔为 0.1 s，故利用回声测距时，物体距人的最小距离应为smin＝340×0.1×12 m＝17 m.
惠更斯原理--优质获奖精品课件 (12)
典例1 已知t时刻一列沿x轴正方向传 播的简谐横波的波形图如图所示，请 你判断该时刻质点a、b、c的振动方向； 若某时刻t′质点d的振动方向沿y轴向 上，判断该波的传播方向.
【解析】由已知波的传播方向判断该时刻质点的振动方向的 三种方法之一即可判断出t时刻a、b、c的振动方向：a、b沿 y轴正方向振动，c沿y轴负方向振动；同理，若时刻t′质点d 的振动方向向上，则波是沿x轴负方向传播的. 答案：t时刻a、b沿y轴正方向，c沿y轴负方向；波沿x轴负 方向传播
下两种方法：
1.平移法：首先确定Δt等于多少个周期T，只取其不足一个 周期的时间，算出在不足一个周期的时间内波传播的距离 Δs，再把整个波形沿波的传播方向平移Δs得到Δt后的波 形图，或沿波传播的反方向平移Δs得到Δt前的波形图.
2.特殊质点振动法：（1）画Δt后波形图：确定至少两个特 殊质点（平衡位置的质点和最大位移处的质点）的振动方向， 算出Δt等于多少个周期，仍只取不足一个周期的时间，再 确定经过不足一个周期的时间后质点所到达的位置，最后按 特殊质点的位置画出经过Δt后的新波形. （2）画Δt前波形图：确定至少两个特殊质点（两个相邻的 处在平衡位置的质点）的振动方向，算出Δt等于多少个周 期，仍只取不足一个周期的时间，设想这两个质点逆向振动， 确定出在不足一个周期的时间内质点所到达的位置，最后按 特殊质点的位置画出Δt前的新波形.
一、质点振动方向与波传播方向的相互判断方法 根据质点的振动方向确定波的传播方向，或根据波的传播方 向确定质点的振动方向，利用“上下坡”法则判断.“上下 坡”法则：把波动图线类比为凸凹的路面，凸凹路面就有上 坡路段和下坡路段，沿着波的传播方向看去，位于上坡路段 上的质点向下运动，位于下坡路段上的质点向上运动；向上 运动的质点位于下坡路段，向下运动的质点位于上坡路段， 也可利用其他两种方法之一来判断.
110-惠更斯原理和衍射
浙江理工大学110条目1.选择题题号：11013001分值：3分难度系数等级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答：（C）题号：11012002分值：3分难度系数等级关于波的衍射现象，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答：（D）题号：11012003分值：3分难度系数等级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)位相答：（C）题号：11013004分值：3分难度系数等级惠更斯原理：(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答：（C）题号：1101405分值：3分难度系数等级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。
答：（A）2.判断题题号11021001分值：2分难度系数等级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。
答案：对题号11022002分值：2分难度系数等级衍射是一切波的特性。
答案：对题号11023003分值：2分难度系数等级波长比孔宽度大的越多，衍射现象越不明显。
答案：错题号11022004分值：2分难度系数等级惠更斯原理：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。
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惠更斯原理
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（C）*3
(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：（D）*2
(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？（C）*2
(A) 波长
(B) 振幅
(C) 次波假设
(D) 位相
4.惠更斯原理：（C）*3
(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）*4
(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。
对*1
2.衍射是一切波的特性。
对*2
3.波长比孔宽度大的越多，衍射现象越不明显。
错*3
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。
对*2
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。
对*3
6.惠更斯原理可以解释波的反射定律和折射定律。
对*2
7.波在一定条件下才有衍射现象。
错*2
3.填空题
4.计算题。