§12.6 惠更斯原理
高二物理 选修3-4 第十二章：12.6惠更斯原理
2 原因：不同介质中波的速度不同。
3惠更斯原理解释波的折射
i
A
i
u2Δ t
r
D
C u1Δ t
rB
定量关系：
CB
sin i sin r
=
AB AD
AB
=
v 1Δ t v 2Δ t
=
v1 v2
五、波 的 衍 射
一、波面和波线
波面： 同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点 (任何振动状态相同的点)所构成的面叫做波面
波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直 的线叫做波线
波线 波面
波线
波面
1690年 荷兰物理学家 惠更斯
（二）惠更斯原理（惠更斯作图法）
1内容：介质中任一波面上的各点，都可以看作 是发射子波的波源，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。
2作用： 只要知道某一时刻的波面就可以 用几何做图法确定下一时刻的波面， 确定波的传播方向。
二 、惠更斯原理 1.用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面
t +Δt 时刻的波面
vΔt
.........
子波波源
t 时刻的波面
二 、惠更斯原理 2.用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面
t +Δt 时刻
的波面
有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 朝闻道，夕死可矣。——《论语·里仁》 活着一天，就是有福气，就该珍惜。当我哭泣我没有鞋子穿的时候，却发现有人没有脚。
常说口里顺，常做手不笨。最淡的墨水，也胜过最强的记性。
如果可恨的挫折使你尝到苦果，朋友，奋起必将让你尝到人生的欢乐。
【高中物理】人教版选修3-4 12.6 惠更斯原理 教案 Word版含答案
课时12.6惠更斯原理1.知道什么是波面和波线,了解惠更斯原理。
2.认识波的反射现象,并能用惠更斯原理进行解释。
3.认识波的折射现象,并能用惠更斯原理进行解释。
重点难点:波面、波线的概念和惠更斯原理。
以及用惠更斯原理对波的反射规律和折射规律进行解释。
教学建议:本节在已学过的光的反射、折射及回声等知识的基础上,进一步加深对波的特性的理解。
要理解波面、波线等概念及惠更斯原理,并能用惠更斯原理对波的反射规律和折射规律进行解释。
由于这些概念比较抽象,应通过实验演示和日常生活经验来辅助教学。
波的反射和折射是常见的现象,从对现象的研究中概括出规律,再用来解释现象和指导实践,使学生提高学习的兴趣,感受知识的力量。
导入新课:北京天坛的回音壁为圆形,直径为61.5米,周长为193.2米,是用磨砖对缝砌成的,墙面极其光滑整齐。
两个人分东、西方向贴墙而立,一个人靠墙向北说话,无论说话声音多小,也可以使另一人听得清清楚楚,而且声音悠长,堪称奇趣,给人造成一种“天人感应”的神秘气氛。
为什么声音能够传播这么远呢?1.波面和波线任何振动状态①相同的点都组成一个个圆,这些圆叫作②波面,与波面垂直的线代表了波的③传播方向,叫作④波线。
2.惠更斯原理(1)内容:介质中任一波面上的各点,都可以看作可以发射⑤子波的波源,其后任意时刻,这些⑥子波在波前进方向的⑦包络面就是新的波面。
这就是惠更斯原理。
(2)应用:如果知道某时刻一列波的某个⑧波面的位置,还知道⑨波速,利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个⑩波面的位置,从而确定波的传播方向。
还可以利用惠更斯原理说明平面波的传播,解释波的衍射。
(3)局限性:惠更斯原理只能解释波的传播方向,不能解释波的强度,所以无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小的关系。
3.波的反射和折射(1)回声是声波的反射,利用惠更斯原理可以确定反射波的传播方向。
(2)波从一种介质进入另一种介质后传播方向发生偏折的现象叫作波的折射。
人教版物理(选修3-4)课件：12.6惠更斯原理(29页)
A．惠更斯原理能够解释波的反射和折射现象 B．惠更斯原理能够解释波的衍射 C．介质中任何一个波面的各点，都可以看成发射子波的 波源 D．惠更斯原理能够解释衍射现象与障碍物或孔的大小关 系
解析 惠更斯原理解释了波的传播方向上的问题，所以能 够解释波的反射现象和折射现象，故A选项正确．同样，惠更 斯原理也可以解释波的衍射，但不能解释衍射现象与孔或障碍 物大小的关系，故B选项正确，D选项错误；由惠更斯原理可 知，C选项正确．
三、波的反射和波的折射 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：
2.说明 (1)频率f由波源决定，故无论是反射波的频率还是折射波 的频率都与入射波的频率，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．
三、波的反射和折射 1．反射现象：波遇到介质界面会反回来继续传播的现 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.
【解析】
由惠更斯的理论可知，波面就是由振动状态相
同的点组成的面，故A选项正确，B选项错误；由于波在均匀 介质中各个方向的传播速度大小相等，所以一个点波源所形成 的波面是以波源为球心的一个个球面，C选项正确；波线就是 垂直波面向前的波的传播方向，故D选项正确．
【答案】
ACD
巩固练习1 的是( )
(多选题)关于惠更斯的理解，下列说法正确
惠更斯原理--优质获奖精品教案 (6)
12.6惠更斯原理【教学目标】（一）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，知道折射角与入射角的关系。
（二）过程与方法培养学生对实验的观察、分析和归纳的能力。
（三）情感、态度与价值观1、通过对现象的观察、解释、培养学生观察生活，探索知识的能力。
2、通过学习惠更斯原理，体会物理学家研究物理现象时极为巧妙的思维方法【教学重点、难点】1、观察和理解波的反射和折射现象。
2、理解波的反射定律和折射定律，知道波的反射和折射现象中反射角、折射角与入射角的关系。
3、理解波发生反射时的频率、波速和波长都不改变，而波发生折射时，频率不变，但波速和波长会发生变化。
【教学方法】教法：实验观察法、指导阅读法和启发式讲授法。
学法：观察、阅读、思考讨论与交流。
【进行新课】一、惠更斯原理1．波面和波线(1)波面：在波的传播过程中，任一时刻振动状态都相同的介质质点所组成的面；(2)波线：与波面垂直指向传播方向的直线，如图2－3－1所示．图2－3－1(3)波的分类①球面波：波面是球面的波．②平面波：波面是平面的波．2．惠更斯原理(1)内容：介质中任一波阵面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任一时刻，这些子波的包迹就是新的波阵面．(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波阵面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波阵面的位置，从而可确定波的传播方向．利用惠更斯原理还可以解释波的反射、折射．二、波的反射和折射1．波的反射(1)反射现象：波遇到障碍物时，会返回原来的介质中继续传播的现象．(2)反射定律：a．入射角：入射波的波线与界面法线的夹角．b．反射角：反射波的波线与界面法线的夹角．c．内容：入射波线、法线和反射波线在同一平面内，且反射角等于入射角；反射波的波长、频率和波速跟入射波相同．2．波的折射(1)折射现象：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象．(2)折射特点：在波的折射中，波的频率不变，波速和波长都会改变．疑难导析：一、波线、波面的特点与关系1．对波线、波面的理解(1)波面：不一定是面，如水波，它只能在水面传播，水波的波面是以波源为圆心的一簇圆．(2)波线：有方向的一簇线，它的方向代表了波的传播方向．(3)波线与波面的关系；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．1．应用惠更斯原理解释波现象的步骤(1)在波面上取两点或多个点作为子波的波源；(2)选一段时间Δt；(3)根据波速确定Δt时间后子波波面的位置；(4)确定子波在波前进方向上的包络面，即为新的波面；(5)由新的波面可确定波线及其方向．2．利用惠更斯原理解释波的传播如图2－3－2所示，以O为球心的球面波在时刻t的波面为γ，按照惠更斯原理，γ面上每个点都是子波的波源．设各个方向的波速都是v，在Δt时间之后各子波的波面如图中虚线所示，γ′是这些子波的包络面，它就是原来球面波的波面在时间Δt后的新位置．可以看出，新的波面仍是一个球面，它与原来球面的半径之差为vΔt，表示波向前传播了v·Δt的距离．与此类似，可以用惠更斯原理说明平面波的传播，如图2－3－3所示．图2－3－2图2－3－3【特别提醒】在利用惠更斯原理解释波的传播时，t时刻的波面γ和波面上子波源的选取是任意的，但一般作图时，为使作出的图更美观，通常画成均匀或对称的形式．典例分析：一、波的反射有一辆汽车以15 m/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是多少？(v 声＝340 m/s)【导析】 声音向前传播遇到障碍物再返回的过程中，汽车也在运动．【解析】 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s 1，C 到山崖B 距离为s 2，设汽车鸣笛到司机听到回声时间为t ，有t ＝2 s ，则：s 1v 车＝s 1＋2s 2v 声＝t 解得s 2＝v 声·t －s 12＝v 声·t －v 车t 2＝(340－15)×22m ＝325 m. 【答案】 325 m波在同一种均匀介质中沿直线传播，遇到障碍物反射时，波的频率、波速和波长均不发生变化。
12.6惠更斯原理(波的反射和折射)
惠更斯原理
1、水波向四周传开，各个方向上波速一样 2、四面八方传播的波峰组成了一个圆，波谷也组 成了一个圆，实际上任意振动状态相同的点都 组成了一个圆
3、我们把这些圆叫做波面
一.波动中的几个概念
1. 波面：从波源发出的波经过同一传播时间而到达的各 t 时刻 t +Δt 时刻 点所组成的面，叫做波面。
波线
波面
波面
三.波的反射
演示水波槽实验三
法线Βιβλιοθήκη 波在传播的过程中，遇到两种介质的分界面时返回到原 介质继续传播的现象。
i i'
入射角i：入射波的波线与平面法线的夹角。 反射角i’：反射波的波线与平面法线的夹角。
平面
规律（与光的反射定律相同）： 1、入射线、法线、反射线在同一平面内，入射角等 于反射角； 2、反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。
折射的原因：波在不同介质中速度不同
四.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。
折射角（r）：折射波的波线与法线的夹角
i
介质I
法线
介质II
界面
r
折射定律： 入射线、法线、折射线共面，入射线与折射线分 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。
sin i v1 sin r v2
的吸收雷达波的涂料。
B超 人体各个内脏的表面对 超声波的反射能力是不同的， 健康内脏和病变内脏的反射能 力也不一样．平常说的“B超” 就是根据内脏反射的超声波进 行造影，帮助医生分析体内的 病变的。 “B超”是亮度调制型超声诊 断仪的简称。由于能在荧光屏 上显示出断面图像，所以又称 断面显像仪。 它所显示的图像具有与人体解剖位置直接对应的特点，所 以十分直观，使用方便，诊断正确率高。近年来，B型超 声显象仪已被用于许多脏器的检查，但脑和眼等部位的辅 助检查仍以A型为主。
12.6 惠更斯原理
四、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．折射规律：
1、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．
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：
传播，这种现象叫做波的反 射．
反射规律
• 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．
• 反射定律：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。
•
•
反射波的波长、频率、波速都跟入射 波相同． 波遇到两种介质界面时，总存在反 射．
荷兰物理学家
惠 更 斯 C.Huygens
(1629-1695)
• 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，用上述作图法求出的波面的几何形状总 是保持不变的。
t+t时刻波面
波传播方向
t时刻波面
t+ t
ut 平面波
sin i v1 sin r v2
折射率
定理证明: 由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点，A、 B点会发射子波， B i 经t后， B点发射的子波到达界 u1t 面处D点， A点的到达C点， i A r u1 t BD D u t 2 sin i C AD AD r AC u2 t sin r AD AD
优化方案物理：12.6 惠更斯原理 课件(人教版选修3-4)
即时应用(即时突破，小试牛刀) 1．下列说法正确的是 ( ) A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波 长变短 B．波发生反射时，频率、波长、波速均不变 C．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速 发生变化 D．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生 变化
解析：选BC.波发生反射时,在同一种介质中运动， 因此波长、波速和频率不变；波发生折射时，频 率不变，波速变，波长变，故B、C正确．A、D错 误.
【答案】 17 m 17.9 m/s
之间的时间间隔Δt＝1.0 s，超声波在空气中传播的 速度是v＝340 m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据 图乙可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时 间内前进的距离是多少？汽车的速度是多大？
图12－6－2
【思路点拨】 超声波遇到障碍物会反射回来．从 发出超声波到收到超声波的时间就是波来回运动的 时间，而中间时刻就是跟物体相遇的时刻．
特别提醒：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.
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．人耳只能区分相差0.1 s以上的两个声音，人
要听到自己讲话的回声，离障碍物的距离至少要
大于( )
A．34 m B．17 m
C．100 m
D．170 m
课 堂互动讲练
类型一 对波线、波面的认识
例1
【精讲精析】 不管是平面波，还是球面波，其 波面与波线均垂直，选项A错误，选项B正确，只 有波线才表示波的传播方向,选项C正确，D错误． 【答案】 AD
变式训练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可 能相同 C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直 答案：ACD
12.6 惠更斯原理
第六节惠更斯原理教学目标：（一）知识与技能1.知道波面和波线，以及波传播到两种介质的界面时同时发生反射和折射2.知道波发生反射现象时，反射角等于入射角，知道反射波的频率，波速和波长与入射波相同3.知道折射波与入射波的频率相同，波速与波长不同，理解波发生折射的原因是波在不同介质中速度不同（二）过程与方法培养学生对实验的观察、分析和归纳的能力。
（三）情感、态度与价值观通过对现象的观察、解释、培养学生观察生活，探索知识的能力。
教学重难点：惠更斯原理对波的反射和折射规律的解释教学方法：自学辅导法教学用具：实物投影仪，自制投影片，水波槽，长木板和厚玻璃板各一块教学过程：（一）引入新课［放录像］一位演员在山中唱山歌，歌声缭绕不断。
［提出问题］为什么会产生上述现象？［学生讨论分析］上述录像中：演员发出的声波传到山崖时，会返回来继续传播，使我们听到回声，这属于声波的反射现象。
那么：水波在传播过程中遇到障碍物时，能不能产生反射现象呢？［做演示实验，并通过实物投影仪投影］在水波槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片上。
a．让振动片开始振动，金属丝将周期性地触动水面，形成波源。
观察到的现象：在水面上从波源发出一列圆形水波。
b．在水槽中放一块长木板，让波源发出圆形波，观察水波遇到长木板后发生的现象。
观察到的现象：从波源发出的圆形波遇到长木板后，有一列圆形波从长木板反射回来。
教师：波的反射现象中遵循哪些规律呢？这节课我们就来学习有关的内容。
（二）新课教学1、波面和波线教师：引导学生阅读教材有关内容，思考问题：（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为例，如何理解波面和波线？学生：阅读教材，思考问题。
［投影］出示圆形波的照片。
介绍什么是波面和波线：（1）照片中的圆形是朝各个方向传播的波峰（或波谷）在同一时刻构成的，叫做波面。
（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、惠更斯原理教师：引导学生阅读教材有关内容，思考问题：（1）惠更斯原理的内容是什么？（2）以球面波为例，应用惠更斯原理解释波的传播。
第十二章 6惠更斯原理
【变式训练】一列声波从空气传入水中,已知水中波长较大, 则 ( )
A.声波频率不变,波速变小
B.声波频率不变,波速变大
C.声波频率变小,波速变大
D.声波频率变大,波速不变
【解析】选B。波的频率由波源决定。声波从空气传入水中时 波的频率不变,但由于波长变大,所以波速变大。
考查内容
反射现象在生产、生活中的应用
(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=λ f知,波长λ 与v及f有关,即与介质和波源有关,反射
波与入射波在同一介质中波速相同,频率相同,故波长相同。折 射波与入射波在不同介质中传播,v不同,f相同,故λ 不同。
6 惠更斯原理
介质 决定,波在同种均匀介质中匀速传播。 1.机械波的传播速度由_____
2.波的传播具有周期性,每经过整数个周期的时间,波形重复出现,
完全相同 。 沿波的传播方向上,相距整数个波长的两点振动情况_________ 等于 波源的频率,但波的传播频率不一定等于 3.波的传播频率_____ 观察者的接收频率。 4.波中最前沿的质点起振时的振动情况与波源起振时的振动情 相同 。 况_____
(4)用惠更斯原理能够解释波的衍射现象与障碍物大小的关 系。( )
提示:(1)√。由波线定义知,波线一定与波面垂直。
(2)×。波面可以是球面,也可以是平面。
(3)×。波的传播方向与波线平行,与波面垂直。 (4)×。用惠更斯原理能解释衍射现象中波的传播方向 ,不能说 明衍射现象与障碍物大小的关系。
2.问题思考: 人们听不清对方说话时,除了让一只耳朵转向对方,还习惯性地 把同侧的手附在耳旁,这样做是利用声波的什么特点提高耳朵 的接收能力?
惠更斯原理--优质获奖精品教案 (5)
12.6惠更斯原理教学目标1、知识与技能（1）知道波面和波线，以及波传播到两种介质的界面时同时发生反射和折射（2）知道波发生反射现象时，反射角等于入射角，知道反射波的频率，波速和波长与入射波相同（3）知道折射波与入射波的频率相同，波速与波长不同，理解波发生折射的原因是波在不同介质中速度不同，掌握入射角与折射角的关系2、过程与方法：3、情感、态度与价值观：教学重点：惠更斯原理，波的反射和折射规律教学难点：惠更斯原理教学方法：课堂演示，flash课件一.引入新课1．蝙蝠的“眼睛”：18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕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。
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。
蝙蝠发出超声波，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、形状和运动方式。
2．隐形飞机F—117：雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。
由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，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。
雷达确定目标示意图由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。
一.波面和波线波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面．波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线．二.惠更斯原理荷兰物理学家惠更斯1.惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，而后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面。
2.根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波阵面，就可以确定下一时刻的波阵面。
二.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•反射定律：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。
《惠更斯原理》课件
对惠更斯原理的改进和推广
发展高阶惠更斯原理，考虑光在界面上的散射、 吸收和能量损失等因素。
将惠更斯原理与其他光学理论相结合，如几何光 学、波动光学和量子光学等。
探索惠更斯原理在新型光学材料和器件中的应用 ，如光子晶体、超材料和量子点等。
PART 05
惠更斯原理与现代科技
惠更斯原理在科技领域的应用
聚焦和成像。
02
干涉和衍射现象
光波在通过小孔、狭缝等障碍物时，会产生衍射现象；当两束或多束光
波相遇时，会产生干涉现象，这些现象都可以用惠更斯原理来解释。
03
全息摄影
全息摄影技术利用了惠更斯原理，通过记录并再现光波前的信息，实现
了三维图像的记录和再现。
水波的应用
波浪传播
惠更斯原理可以用来描述水波的传播规律，如波前的形状、波速 等。
地震波传播
地震波在地壳中传播时，也会表现出类似于水波和光波的干涉和衍 射现象，惠更斯原理可以用来解释地震波的传播规律。
波动方程
惠更斯原理是波动方程的基本原理之一，可以用来求解各种物理现象 中的波动问题，如弦振动、气体动力学等。
PART 04
惠更斯原理的局限性
惠更斯原理的假设条件
1
假设光在均匀介质中沿直线传播。
2
假设光在传播过程中不发生折射、反射或吸收。
3
假设光在界面上只发生反射或折射，不考虑其他 复杂现象。
惠更斯原理的局限性分析
对于非均匀介质或复 杂光学现象，惠更斯 原理可能无法给出准 确的描述。
在处理非线性光学现 象或量子光学现象时 ，惠更斯原理不再适 用。
在处理高阶光路或高 精度光学系统时，惠 更斯原理的误差可能 较大。
推动了光学和电磁波理论的进步
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正前方包络线是平直的，但在两 边缘处向影子区域弯曲，因而波 线相应的偏向影子区域。 即波改变传播方向，绕过障碍物 进入影子区域。
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波的折射 波的折射现象。 知道波的折射现象中折射角与入射角的关系。 知道波发生折射时的频率不变，波速和波长改变。
线
表示波的传播方向，叫做 水波的波面是一个个圆
波线。在各向同性的均匀介质中，
（即圆形波）
波线恒定与波面垂直。
波面和波线
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（如声波）
波线
对于平行光（光也是一种波）波面
是平面
波线
波前
波面 波前
波面
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 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。
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用惠更斯原理解释波的反射法线平面ii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会被反射回来继续传播生活中的反射现象夏日的雷声轰鸣不绝声波在云层界面多次反射生活中的反射现象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
惠更斯原理
2、反射定律：
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
法线
i i'
平面
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
好身体 好心态 好习惯Biblioteka 好成绩 成就一生四、波的折射
1、用惠更斯原理解释波的折射
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D点，A点的到达C点，
第十二章 机械波
§12-6 惠更斯原理
山西省忻州一中 解鸿志
好身体 好心态 好习惯 好成绩 成就一生
一、波面和波线
波面： 定义： 同一时刻，介质中振动状态相同的质点 所构成的面叫 做波面
波线：
定义:跟各个波面垂直的代表波的传播方向的线叫做波线
波线 波面
波线
波面
好身体 好心态 好习惯 好成绩 成就一生
好身体 好心态 好习惯 好成绩 成就一生
t +Δt 时刻
的波面
uΔt
t 时刻
的波面
.
.. . . . ..
.
.. . . . ..
子波波源
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（作波面的垂直线）。
好身体 好心态 好习惯 好成绩 成就一生
三、波的反射
1、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B`点，A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` A`AB` BB`A
i` i 证毕
人教版高中物理选修(3-4)-12.6《惠更斯原理》名师教案
《惠更斯原理》教学设计安徽省宿松县程集中学邓结桂【核心素养】通过《惠更斯原理》的学习过程，激发学生学习物理的兴趣，让学生体验理论探究的愉悦过程。
【教学目标】（1）知道什么是波面和波线，了解惠更斯原理。
（2）认识波的反射现象，并能用惠更斯原理进行解释。
（3）认识波的折射现象，并能用惠更斯原理进行解释。
【学情分析】学生在初中已经学习过光的反射和折射现象以及声音的反射现象。
因此本节课的学习学生有一定基础，本节课学生的学习难点在于接受一些新概念和惠更斯原理，并利用机械波的基本知识好惠更斯原理推导波的反射定律和折射定律，激发学生学习物理的兴趣。
而最后的落脚点却在应用两个定律分析问题解决问题上。
【教学重点】惠更斯原理【教学难点】1.波面和波线的概念；2.用惠更斯原理对波的反射规律和折射规律进行解释。
【教学过程】课前：登陆平台，发送预习任务。
根据平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。
（提示：请登陆平台，发送本节预习任务）（一）复习提问1.当一辆汽车响着喇叭从你身边疾驰而过时，喇叭的音调会由高变低，这是波的什么现象？这种现象的条件是什么？2.下面两幅图描绘的分别是波的什么现象？要使现象明显发生，各必须具备什么条件？（二）惠更斯简介克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens，1629-1695)是17世纪荷兰著名的物理学家、天文学家和数学家，是介于伽利略和牛顿之间一位重要的物理学先驱。
他一生致力于科学事业的研究，在力学、光学、数学和天文学等自然科学的诸多领域都做出了突出的贡献，成为近代自然科学的一位重要开拓者，在整个科技发展史上有着举足轻重的地位。
惠更斯在1678年给巴黎科学院的信和1690年出版的《光论》一书中都阐述了他的光波动原理，即惠更斯原理。
艾萨克•牛顿（Isaac Newton）称“德高望重的惠更斯乃当代最伟大的几何学家”。
（三）波面与波线的概念、惠更斯原理及其应用一、波面与波线的概念波面：在波的传播过程中，任一时刻振动状态都相同的介质质点所构成的面。
126惠更斯原理精品资料
面
波
波
ut
R1
O
R2
三、波的反射
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。 N
I
i i'
L 学科网，zxxk.fenghuangxueyi
界面
rR
❖反射定律
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
谢谢！
四、波的折射 折射定律 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
i i I
'L
界面
rR
用惠更斯原理解释波的折射
结论：
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。（相对折射率）
水波反射 学科网，zxxk.fenghuangxueyi
12.6惠更斯原理(精品)资料
一、波动中的几个概念 1波面 振动相位相同的各点组成的曲面。
2.波线 与波面垂直的线代表了波的传播方向叫做波线。
波面 波线
球面波
二、 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 叫惠更斯作图法，它在很大程度上解决了波的传播方向问题。
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波线
波线
波面
缝缝与水波的波长相当
缝宽与水波的波长相当，可以看到： 在直线波纹的水波传播过程中，到达一个宽度与波长相差不多的狭
缝时，水波穿过了狭缝，狭缝后面的波纹呈圆形，以缝为圆心沿半径方 向向周围传去，好像狭缝就是波源一样。
●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， 用上述作图法求出的波面的几何形状总是保持不变的。
用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面
t + Δt 时刻的波面
vΔt
. .. . . . . ..
子波波源
t 时刻的波面
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、球面波等
的波面，根据两者（波线与波面）的垂直关系，从而确定波的传播方 向，所以惠更斯原理又叫惠更斯作图法。
小试牛刀
2.一列声波在第一种均匀介质中的波长为λ1，在第二种均匀介质中的波 长为λ2，若λ1＝2λ2，则该声波在两种介质中的频率之比和波速之比分 别为( C ) A．2∶1，1∶1 B．1∶2，1∶4 C．1∶1，2∶1 D．1∶1，1∶2
小试牛刀
3. 一列声波在空气中的波长为25cm，传播速度为340m/s，这列声波传入 另一种介质中时，波长变为80cm，它在这种介质中传播速度是多少？
●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， 用上述作图法求出的波面的几何形状总是保持不变的。
惠更斯
克里斯蒂安·惠更斯 (Christian Huygens， 1629—1695)荷兰物理学家、 数学家、天文学家。克里斯蒂安·惠更 斯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。
隐形飞机F—117
雷达是利用无线电波发现目标，并测 定其位置的设备。由于无线电波具有恒速 、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到 飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷 达波便会反射回来，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。
雷达确定目标示意图
三、波的反射
反射定律：
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
第十二章 机械波
§12.6 惠更斯原理
【演示】在水槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片上，当金属片振动时，金属 丝周期性的触动水面，形成波源，观察现象。
（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
一、波面和波线
波面： 同一时刻，介质中振动状态相同的质点所构成的面.
v= λf 340m/s=0.25·f v'=0.8·f 所以 v'=1088m/s
小试牛刀
4.为了测出海底的深度，现用空气中波长为3.4 cm的超声波向海底定 向发射，经过0.8 s，探测仪器收到发射出去的超声波返回的讯号， 超声波在海水中的波长为15.3 cm，超声波在空气中的波速为340 m/s， 则海底有多深？ 由超声波的频率不变可得vλ11＝vλ22 在水中有 h＝v2t＝λλ21 v1t＝135.4.3×340×02.8 m＝612 m。
（3）入射角正弦与折射角正弦之比等于波
在第一种介质中传播速度与在第二种介质
sin i 中传播速度之比：sin r
v1 v2
（4）在折射中，频率不变，波速和波长都会发生改变。
v1 v2
只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数。
四、波的折射 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、入射角的正弦跟折射角的正弦之比为定值
法线
i i'
规律（与光的反射定律相同）：
平面
1.入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分别位于法线
两侧
2.反射角等于入射角
3. 反射波的波长、频率、波速与入射波相同
用惠更斯原理解释波的反射
三、波的反射
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B`点，A点发射的子波到达A`点。
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？
课堂小结
波
定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。
和法线在同一平面内．
｛ 射
２．反射角等于入射角．
定义：波从一种介质射入另一种介质时，传播方向会发生改变，
波 这种现象叫波的折射。
的
１．入射波波线折射波波线和法线在同一平面内．
sin i v1 sin r v2
折射率
n12
v1 v2
四、波的折射
注意：
sin i v1 λ1 sin r v2 λ2
1.当v1>v2时，i>r，即折射线靠拢法线； 当v1<v2时，i<r，即折射波线远离法线。
2.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。
3.在波的折射中，波的频率不改变，波速、波长都发生改变。
｛折
｛ 射 规律：
２． sin i v1
sin r v2
小试牛刀
1.(多选)关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是( ABC ) 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可能相同 C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D．波线与平面波的波面垂直，与球面波的波面不垂直
二 、惠更斯原理
内容： 介质中任意波面上的各点
都可看作发射子波的波源。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
荷兰物理学家惠更斯
用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面
.
t +Δt 时刻 的波面
t 时刻 的波面
子波波源
.
.. . . . ..
.. . . . ..
二 、惠更斯原理
同种介质，波速不变。
B`B AA` AB`B B`AA` A`AB` BB`A
b c
ai
i'
B
A`
vt
i
i'
a` c` b`
i` i 证毕
A
B`
蝙蝠的“眼睛”
18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰 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。这种尖叫声频率在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。蝙蝠发出超声波，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、形状和运动方式。
法线
i i'
平面
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
用惠更斯原理解释波的反射
四、波的折射
用惠更斯原理解释波的折射:
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D点，A点的到达C点，
sin i BD v1t AD AD
演 示 观察水波的反射
在水槽的一 端放置振动发生 器，它的窄条形 平板能够周期性 地打击水面，产 生水波。可以看 到，水波传播到 挡板后被反射出 去。
三、波的反射
波在传播过程中，遇到两种介质的分界面时返回到原介质继续传播的现象
入射角i：入射波的波线与法线的夹角 反射角i′：反射波的波线与法线的夹角
sin r AC v2t AD AD
sin i v1 sin r v2
证毕
i
B
v1t
Ai
v2 t
r
D
C
r
四、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
折射角（r）： 折射波的波线与两介质界面法线的夹角r。
介质I 介质II
法线
i
界面
r
波折射的规律（与光的折射定律相同） （1）入射线、法线、折射线在同一平面内； （2）入射线与折射线分局居法线两侧；