12.6 惠更斯原理 AN

的范围内解决了波的传播方向等问题。
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
波峰
波谷
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。
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。
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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 在第一种介质中传播速度与在第二种介质中
传播速度之比。
sin i v1 sin r v2
波线
波线 波面
波面
二 、惠更斯原理
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。 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 Christian Huygens 1629—1695 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，
入射波的波面 反射波的波面
入射波的波线
反射波的波线
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。
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。
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。
会吸收声波，会影响室内的声响效果。
雷达和隐形飞机：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。由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够
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） 隐形飞机F—117 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。 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，
是近代自然科学的一位重要开拓者。
二 、惠更斯原理
内容： 介质中任一波面上的各点，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（拿布去包裹形 成的面）是新的波面
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，根据两者垂直关系，从而确定波的传播方向。
二 、惠更斯原理
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。
强烈反射雷达波，因此整个隐形飞机F—117飞机表面涂以黑色
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
雷达确定目标 因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷 达波的涂料。
示意图
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
（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，叫做第二种介质对第一种介质的折射率，用
n12表示。
v1 n12 v2
生活中反射现象的思考
1．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。 2．夏日的雷声轰鸣不绝。 声波在云层界面多次反射。 3．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。人耳只能分开相差 0.1s以上的声音。所以，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、衣物等
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
. . . . . . . . .
子波波源
vΔt
t 时刻的波面
二 、惠更斯原理
用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面
t + Δ t 时刻
的波面
t 时刻
的波面
子波波源
. .
vΔt .
.. . . .
..
.
.
. .
. .
三、用惠更斯原理解释波的反射现象