惠更斯原理波的反射与折射
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2-4惠更斯原理 波的反射和折射
法线
i i'
平面
三、波的反射
1、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、反射规律
1）入射角（i）和反射角（i’）：入射波的波线与平面法线的夹 角i叫做入射角．反射波的波线与平面法线的夹角i’ 叫做反射 角． 2）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。 3）反射波的的波长、频率、波速都跟入射波相同。 4 ) 波遇到两种介质界面时，总存在反射
答案:17 17.9
解析 : 设汽车在接收到P1､P2两个信号时 距测速仪的距离分别为s1、s 2 , 则有 : 2s1 2s 2 vt, (3.5 0.5) (4.4 1.7) 其中t s 0.1s, 3.5 0.5 汽车在接收到P1､P2两个信号的时间间隔内前进的距离为 : vt' 340 0.1 s1 s 2 m 17 m.已知测速仪匀速扫描, 2 2 由图b计录数据可求出汽车前进 s1 s 2 这段距离所用时间为 t＇ 0.1 t t (1.0 ) s 0.95 s, 2 2 s1 s2 17 汽车运动的速度v m / s 17.9 m / s. ＂ 0.95 t
播速度与在第二种介质中传播速度之比。
sin i v1 sin r v2
（4）在折射中，频率不变，波速和波长都会发生改变。
v1 n12 v2
介质的折射率
关的常数，叫做第一种介质对第二种介质的折射率， 用n12表示。
v1 v2
是只与两种介质的性质有关而与入射角度无
v1 n12 v2
提问：声波1与声波2在同一均匀介质中传播,其波形如下图所示,则( A.2的波速比1的波速小 B.2的波速比1的波速大 C.2的频率比1的频率高 D.2的频率比1的频率低 )
i i'
平面
三、波的反射
1、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、反射规律
1）入射角（i）和反射角（i’）：入射波的波线与平面法线的夹 角i叫做入射角．反射波的波线与平面法线的夹角i’ 叫做反射 角． 2）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。 3）反射波的的波长、频率、波速都跟入射波相同。 4 ) 波遇到两种介质界面时，总存在反射
答案:17 17.9
解析 : 设汽车在接收到P1､P2两个信号时 距测速仪的距离分别为s1、s 2 , 则有 : 2s1 2s 2 vt, (3.5 0.5) (4.4 1.7) 其中t s 0.1s, 3.5 0.5 汽车在接收到P1､P2两个信号的时间间隔内前进的距离为 : vt' 340 0.1 s1 s 2 m 17 m.已知测速仪匀速扫描, 2 2 由图b计录数据可求出汽车前进 s1 s 2 这段距离所用时间为 t＇ 0.1 t t (1.0 ) s 0.95 s, 2 2 s1 s2 17 汽车运动的速度v m / s 17.9 m / s. ＂ 0.95 t
播速度与在第二种介质中传播速度之比。
sin i v1 sin r v2
（4）在折射中，频率不变，波速和波长都会发生改变。
v1 n12 v2
介质的折射率
关的常数，叫做第一种介质对第二种介质的折射率， 用n12表示。
v1 v2
是只与两种介质的性质有关而与入射角度无
v1 n12 v2
提问：声波1与声波2在同一均匀介质中传播,其波形如下图所示,则( A.2的波速比1的波速小 B.2的波速比1的波速大 C.2的频率比1的频率高 D.2的频率比1的频率低 )
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：
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。
24惠更斯原理与波的反射和折射PPT课件
N
N
L
I
D
d
A3
i 2d 3
i
d 3 i
A
B1 B2 B3
时刻 t+△t
3.反射规律：反射波的波长、频率、波 速都跟入射波相同．
4. 应用：测回声
四、波的折射
1 定 义 ： 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．折射定律： （1）折射角（r）：折射波的波线与两介
用惠更斯原理解释波的反射
在时刻t，波面与图面的交线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。
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，
质界面法线的夹角r叫做折射角．
（2）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 与 折射角的正弦之 比等于波在第一种介质中的速度 与 波在 第二种介质中的速度之比。
sin i v1 sin r v2
提问与解答环节
Questions And Answers
18
17
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
7.6惠更斯原理与波的反射和折射
7.6 惠更斯原理（Huygens principle）
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.
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.
惠更斯原理 波的反射与折射
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。
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。
根据这一原理，我们可以用几何 作图的方法，由已知的某一时刻波前 确定下一时刻波前，从而确定波的传 播方向，所以惠更斯原理又叫做惠更 斯作图法.
在图2-4-3中，应用惠更斯原理， 用作图法描绘了平面波、球形波的传 播情况.在图中波的传播速度为v，t时 刻的波前用紫线表示，以波前上的每 一点为球心，以vΔt为半径，作出的 小球面表示子波，这些子波的包络面， 即为t+Δt时刻的波前，图中用蓝线表 示.
射（i=0）时，r=0，波的传播方向不变，是折射中的特殊
情况. 在折射中，波的频率保持不变，波速和波长都会发生 变化，根据 v ，当波进入新的介质后，若波速增大，
f
则波长变大；若波速减小，则波长减小.
波面和波线
惠更斯原理
波的反射
波的折射
波面：从波源发出的波经过同一传播时间而达到的 各点所组成的面叫做波面。 注意：同一波面上各质点振动状态相同的 波前：最前面的波面叫波前 波线：表示波的传播方向的，跟各个波面垂直的线 特点：波线与波面互相垂直 波在传播过程中所到达的每一点都可以看作是新的 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。这就是惠 更斯原理 内容：入射线、法线、反射线在同一平面内，入射 线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。 注意：反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同 拆射定律：（ 1 ）波在介质中发生折射时，入射线、 法线、折射线在同一平面内，入射线和折射线分别 位于法线两侧（2） v1 sin i v2 sin 在波的折射中，频率不变，波速和波长都发生改变。
4.惠更斯原理波的反射与折射
惠更斯在1678年给巴黎科学院的信和1690年发表的《光论》一书中都 阐述了他的光波动原理，即惠更斯原理，推翻了当时牛顿关于光的粒 子学说，能够很好的解释光的反射和折射现象。但在但是没有引起科 学界足够重视。后来，菲涅尔完善了惠更斯原理，从而建立了完整的 光的波动学说。
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。
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
波的反射和折射-惠更斯原理
v2 sin
当v1＞v2时,i ＞γ即折射线偏向法线；
法线
界面
r
当v1＜v2时,i ＜γ即折射线偏离法线；
当垂直界面入射时， i =0，γ=0，传播方向不变，但仍发生了折
射现象
四、用惠更斯原理解释波的折射
波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同 注意： 1.当入射波速度大于折射波速度时，折射角折向法线。
. .
播 方 向
.
t 时刻波前
t 时刻波前
t + t 时刻波前
t
t + t 时刻波前
二、惠更斯原理
球面波的波面和波线
平面波的波面和波线
二、惠更斯原理 用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面
t + Δ t时刻的波面
vΔt
.........
子波波源
t 时刻的波面
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，从而确定波的传播方向。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。
四、用惠更斯原理解释波的折射
1、定义： 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
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。
拆射定律：
（法1线）、波折在射介线质在中同发一生平折面射内时，，入入射射线线、介质I
i
和折射线分别位于法线两侧
介质II
（2） v1 sin i
特点：波线与波面互相垂直
波面 波线
平面波的波线： 垂直于波面的平行线
球面波的波线： 沿着以波源为中心的
半径方向向外的射线
克里斯蒂安·惠更斯
当v1＞v2时,i ＞γ即折射线偏向法线；
法线
界面
r
当v1＜v2时,i ＜γ即折射线偏离法线；
当垂直界面入射时， i =0，γ=0，传播方向不变，但仍发生了折
射现象
四、用惠更斯原理解释波的折射
波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同 注意： 1.当入射波速度大于折射波速度时，折射角折向法线。
. .
播 方 向
.
t 时刻波前
t 时刻波前
t + t 时刻波前
t
t + t 时刻波前
二、惠更斯原理
球面波的波面和波线
平面波的波面和波线
二、惠更斯原理 用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面
t + Δ t时刻的波面
vΔt
.........
子波波源
t 时刻的波面
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，从而确定波的传播方向。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。
四、用惠更斯原理解释波的折射
1、定义： 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
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。
拆射定律：
（法1线）、波折在射介线质在中同发一生平折面射内时，，入入射射线线、介质I
i
和折射线分别位于法线两侧
介质II
（2） v1 sin i
特点：波线与波面互相垂直
波面 波线
平面波的波线： 垂直于波面的平行线
球面波的波线： 沿着以波源为中心的
半径方向向外的射线
克里斯蒂安·惠更斯
惠更斯原理 波的反射、折射及衍射
对于光波：
u1 u2
c c
u2 u1
n2 n1
B
i
i
A i D
C u1 u2
sin i
sin
n2 n1
(
折射率：n
c u
)
·7 ·
Chapter 14. 波的传播与叠加 §14. 4 惠更斯原理 波的反射、折射及衍射
四、透镜的折射
空气中薄透镜的焦距：
f
1 n1
F
R2 R1 R1R2
f
·8 ·
Chapter 14. 波的传播与叠加 §14. 4 惠更斯原理 波的反射、折射及衍射
一、惠更斯原理
1. 媒质中波动各点皆可当作球面子波的新波源； 2. 任意时刻各子波源所发出子波的包迹即为新波阵面。
惠更斯(Christiaan Huygens,1629~1695)荷
兰物理学家、天文学家、数学家、他是 介于伽利略与牛顿之间一位重要的物理 学先驱。他最早取得成果的是数学，他 研究过包络线、二次曲线、曲线求长法， 他发现悬链线《摆线》与抛物线的区别， 他是概率论的创始人。
·4 ·
Chapter 14. 波的传播与叠加 §14. 4 惠更斯原理 波的反射、折射及衍射
二、波的衍射现象
当障碍物的宽度 >> 波长时， 衍射现象不明显。当障碍物 的宽度 ~波长时，衍射现象 较明显。
·5 ·
Chapter 14. 波的传播与叠加 §14. 4 惠更斯原理 波的反射、折射及衍射
Chapter 14. 波的传播与叠加 §14. 4 惠更斯原理 波的反射、折射及衍射
§14.4 惠更斯原理
波的反射、折射及衍射
·1 ·
Chapter 14. 波的传播与叠加 §14. 4 惠更斯原理 波的反射、折射及衍射
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！。
惠更斯原理波的反射与折射资料课件
惠更斯原理由荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯在17世纪提出，是经典波动理论 的重要组成部分。
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。
惠更斯原理波的反射及折射课件
折射现象
当声波从一种介质进入另一种介质时，例如从空气进入固体材料，或者从一种材 料进入另一种材料，它们会发生折射。由于不同材料的声速和密度不同，声波在 接触界面时会发生折射，改变了它们的传播方向。
06
总结与展望
总结
波的反射
波的折射
惠更斯原理
应用Leabharlann 展望未来研究惠更斯原理是波动现象的基本原理之一， 对于深入理解波的传播和散射等现象具 有重要的意义。未来可以进一步研究惠 更斯原理在不同条件下的表现和特性， 如非线性效应、色散效应等。
惠更斯原理与波的反射
惠更斯原理
反射定律
反射系数
反射现象
惠更斯原理与波的折射
折射现象 折射定律
折射率 全反射
05
应用实例
光学仪器中的反射与折射现象
反射现象
折射现象
水波中的反射与折射现象
反射现象
折射现象
声波中的反射与折射现象
反射现象
声波在遇到障碍物或界面时也会发生反射现象。例如在山谷中，当声波遇到山壁 时会发生反射，形成回声。这些反射回来的声波可以用于探测和识别环境中的物 体和结构。
VS
技术应用
惠更斯原理在光学、声学等领域有着广泛 的应用，随着科技的发展，未来可以进一 步探索惠更斯原理在新型技术中的应用， 如量子通信、超材料等。
THANK YOU
惠更斯原理波的反射及折射件
• 惠更斯原理介绍 • 波的反射原理 • 波的折射原理 • 惠更斯原理与波的反射及折射 • 应用实例
01
惠更斯原理介绍
惠更斯原理的基本概念
01
02
波面
波前传播
03 后续波的形成
惠更斯原理的应用范围
机械波 电磁波
当声波从一种介质进入另一种介质时，例如从空气进入固体材料，或者从一种材 料进入另一种材料，它们会发生折射。由于不同材料的声速和密度不同，声波在 接触界面时会发生折射，改变了它们的传播方向。
06
总结与展望
总结
波的反射
波的折射
惠更斯原理
应用Leabharlann 展望未来研究惠更斯原理是波动现象的基本原理之一， 对于深入理解波的传播和散射等现象具 有重要的意义。未来可以进一步研究惠 更斯原理在不同条件下的表现和特性， 如非线性效应、色散效应等。
惠更斯原理与波的反射
惠更斯原理
反射定律
反射系数
反射现象
惠更斯原理与波的折射
折射现象 折射定律
折射率 全反射
05
应用实例
光学仪器中的反射与折射现象
反射现象
折射现象
水波中的反射与折射现象
反射现象
折射现象
声波中的反射与折射现象
反射现象
声波在遇到障碍物或界面时也会发生反射现象。例如在山谷中，当声波遇到山壁 时会发生反射，形成回声。这些反射回来的声波可以用于探测和识别环境中的物 体和结构。
VS
技术应用
惠更斯原理在光学、声学等领域有着广泛 的应用，随着科技的发展，未来可以进一 步探索惠更斯原理在新型技术中的应用， 如量子通信、超材料等。
THANK YOU
惠更斯原理波的反射及折射件
• 惠更斯原理介绍 • 波的反射原理 • 波的折射原理 • 惠更斯原理与波的反射及折射 • 应用实例
01
惠更斯原理介绍
惠更斯原理的基本概念
01
02
波面
波前传播
03 后续波的形成
惠更斯原理的应用范围
机械波 电磁波
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三、研究机械波的折射规律
教师：在实物投影仪上再进行演示:
(1)在水波槽的一部分底面上放一块玻璃板，把槽分成深水区和浅水区两部分。
(2)让水波由深水区射到两个区域的界面上，观察发生的现象。
(3）明确观察到的现象:看到波由深水区进入浅水区能继续传播,但是改变了传播方向。
引导学生阅读教材42～43页有关内容,看看书上的实验结果与我们观察到的现象是否一致;
教师:在刚才的实验中大家看到，波遇到挡板后传播方向发了改变，那么入射到挡板上的水波被反射后,他的传播方向有什么规律呢？
结合课本图2-24，引导学生利用惠更斯原理进行分析论证．
某时刻到达挡板Ａ点的波，作为子波源发出的波在下一时刻波面半径是 ,假如在 内B点作为子波源发出的子波面刚好到达C点,则Ｂ’、B”点作为子波源发出的子波面应是从E2、E１点所作半径分别为 和 的球面，从而作出这些球面的包络面。
(2）入射波的波线与界面法线的夹角i叫做入射角。折射波的波线界与界面法线之间的夹角r叫做折射角。
(3）在波的折射中遵循下列规律：
①折射波与入射波的频率相同；②折射波和入射波的波速和波长不同
③在波的折射中，入射角θ1和折射角θ2之间有下述关系
这就是波的折射定律。
其中v1和v2是在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速。由于波速是由介质决定的，故 是一个只与两种介质有关而与入射角无关的常数,叫做第２种介质相对第1种介质的折射率。用n21表示，则n21
.惠更斯原理-波的反射与折射
———————————————————————————————— 作者:
———————————————————————————————— 日期:
ﻩ
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。
阅读课本上用惠更斯原理对波的折射定律所作出的证明过程。
学生:阅读课文，解答下列思考并理解：
(1）什么是波的折射？
（2)什么叫入射角和折射角?
(3)在波的折射中遵循什么规律?阅读课本上用惠更斯原理对波的折射定律所作出的证明过程。
教师：总结折射现象所遵从的规律：
（1）波从一种介质射入另一种介质时,传播的方向会发生改变，这种现象叫做波的折射。
解析:本题中汽车在运动,声音在传播，使得情景变得较复杂,画出汽车与声音运动过程示意图如图所示，设汽车由A到Ｃ位移为x1,C到山崖距离为x２,设汽车鸣笛到司机听到回声时间为t,有t=2 s.
学生:阅读教材，理解反射现象；并证明波的反射定律。
如果学生证明有困难,老师可在学生思考后给出证明过程:
∵∠ABC=∠ADC=90°(波线垂直于波面）
又∵i＝∠BＡC，i’=∠DCA（同角的余角相等)
BC=AＤ=
∴ｓｉni=sin∠ＢＡC＝ ，ｓｉｎi’=ｓｉn∠DCＡ＝
故i=i’，即反射角等于入射角。
如果v2<v1，波在进入第2种介质后传播方向将向靠近法线的方向偏折。
如果v2>v1，波在进入第2种介质后传播方向将远离法线的方向偏折。
这与实验中波的折射现象一致:在水波的折射演示实验中，水波到达浅水区后，传播速度减小,传播方向向法线靠拢。我们观察到的正是这样。
◆案例分析
【例1】有一辆汽车以1５m/s的速度匀速行驶,在其正前方有一陡峭山崖,汽车鸣笛2 s后司机听到回声,此时汽车距山崖的距离有多远？(ｖ声3 4０m／s)
学生:观察实验,认识现象。
教师:提出问题:波为什么会有这样的现象呢？其有何规律呢?
要了解这些问题,我们必须先学习惠更斯原理。
◆新课展示
一、惠更斯原理
1.相关概念:波面、波前和波线：
教师：引导学生思考问题：如何表示波传播的方向？
然后指导学生阅读教材40页有关内容,理解：
(１)什么是波面？什么是波线?
（2）对于水波和空间一点发出的球面波和平面波为例,如何理解波面和波线？
【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。
教师：演示实验——水波的反射现象，并指导学生观察认识(采用发波水槽和实物投影仪)。
学生:阅读教材,思考理解：
(1）在波的传播过程中,任一时刻介质中பைடு நூலகம்何振动状态相同的点联结成的面叫做波面,又叫波前。
(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,这些子波的包络面就是新的波面,这就是惠更斯原理。
(２)理解子波源、子波这一对概念
(3）如何根据某时刻的波面和波线，作出过一段时间后新的波面?
二、研究机械波的反射规律
教师：在实物投影仪上再进行演示:
(1)在水波槽的一部分底面上放一块玻璃板，把槽分成深水区和浅水区两部分。
(2)让水波由深水区射到两个区域的界面上，观察发生的现象。
(3）明确观察到的现象:看到波由深水区进入浅水区能继续传播,但是改变了传播方向。
引导学生阅读教材42～43页有关内容,看看书上的实验结果与我们观察到的现象是否一致;
教师:在刚才的实验中大家看到，波遇到挡板后传播方向发了改变，那么入射到挡板上的水波被反射后,他的传播方向有什么规律呢？
结合课本图2-24，引导学生利用惠更斯原理进行分析论证．
某时刻到达挡板Ａ点的波，作为子波源发出的波在下一时刻波面半径是 ,假如在 内B点作为子波源发出的子波面刚好到达C点,则Ｂ’、B”点作为子波源发出的子波面应是从E2、E１点所作半径分别为 和 的球面，从而作出这些球面的包络面。
(2）入射波的波线与界面法线的夹角i叫做入射角。折射波的波线界与界面法线之间的夹角r叫做折射角。
(3）在波的折射中遵循下列规律：
①折射波与入射波的频率相同；②折射波和入射波的波速和波长不同
③在波的折射中，入射角θ1和折射角θ2之间有下述关系
这就是波的折射定律。
其中v1和v2是在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速。由于波速是由介质决定的，故 是一个只与两种介质有关而与入射角无关的常数,叫做第２种介质相对第1种介质的折射率。用n21表示，则n21
.惠更斯原理-波的反射与折射
———————————————————————————————— 作者:
———————————————————————————————— 日期:
ﻩ
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。
阅读课本上用惠更斯原理对波的折射定律所作出的证明过程。
学生:阅读课文，解答下列思考并理解：
(1）什么是波的折射？
（2)什么叫入射角和折射角?
(3)在波的折射中遵循什么规律?阅读课本上用惠更斯原理对波的折射定律所作出的证明过程。
教师：总结折射现象所遵从的规律：
（1）波从一种介质射入另一种介质时,传播的方向会发生改变，这种现象叫做波的折射。
解析:本题中汽车在运动,声音在传播，使得情景变得较复杂,画出汽车与声音运动过程示意图如图所示，设汽车由A到Ｃ位移为x1,C到山崖距离为x２,设汽车鸣笛到司机听到回声时间为t,有t=2 s.
学生:阅读教材，理解反射现象；并证明波的反射定律。
如果学生证明有困难,老师可在学生思考后给出证明过程:
∵∠ABC=∠ADC=90°(波线垂直于波面）
又∵i＝∠BＡC，i’=∠DCA（同角的余角相等)
BC=AＤ=
∴ｓｉni=sin∠ＢＡC＝ ，ｓｉｎi’=ｓｉn∠DCＡ＝
故i=i’，即反射角等于入射角。
如果v2<v1，波在进入第2种介质后传播方向将向靠近法线的方向偏折。
如果v2>v1，波在进入第2种介质后传播方向将远离法线的方向偏折。
这与实验中波的折射现象一致:在水波的折射演示实验中，水波到达浅水区后，传播速度减小,传播方向向法线靠拢。我们观察到的正是这样。
◆案例分析
【例1】有一辆汽车以1５m/s的速度匀速行驶,在其正前方有一陡峭山崖,汽车鸣笛2 s后司机听到回声,此时汽车距山崖的距离有多远？(ｖ声3 4０m／s)
学生:观察实验,认识现象。
教师:提出问题:波为什么会有这样的现象呢？其有何规律呢?
要了解这些问题,我们必须先学习惠更斯原理。
◆新课展示
一、惠更斯原理
1.相关概念:波面、波前和波线：
教师：引导学生思考问题：如何表示波传播的方向？
然后指导学生阅读教材40页有关内容,理解：
(１)什么是波面？什么是波线?
（2）对于水波和空间一点发出的球面波和平面波为例,如何理解波面和波线？
【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。
教师：演示实验——水波的反射现象，并指导学生观察认识(采用发波水槽和实物投影仪)。
学生:阅读教材,思考理解：
(1）在波的传播过程中,任一时刻介质中பைடு நூலகம்何振动状态相同的点联结成的面叫做波面,又叫波前。
(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,这些子波的包络面就是新的波面,这就是惠更斯原理。
(２)理解子波源、子波这一对概念
(3）如何根据某时刻的波面和波线，作出过一段时间后新的波面?
二、研究机械波的反射规律