12.6 惠更斯原理 AN
高二物理选修34：12.6 惠更斯原理(共15张PPT)
vt . . .
. .
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
9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。2021/8/282021/8/28Saturday, August 28, 2021 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/8/282021/8/282021/8/288/28/2021 3:24:28 AM 11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。2021/8/282021/8/282021/8/28Aug-2128-Aug-21 12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/8/282021/8/282021/8/28Saturday, August 28, 2021
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。
生活中波的反射现象的思考
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．
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 平面波：波面是平面的波称为平面波 圆（球）形波波面是圆（球）形的波称为圆（球）形波
2、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。
特点：波线与波面互相垂直
波面 波线
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。
人教版高中物理选修3-4精品课件 第十二章 6 惠更斯原理
宽度约为(
)
A.170 m
B.340 m
C.425 m
D.680 m
解析:右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.5 s,左边
的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=2 s。山谷的宽度
(1 +2 )
d= 2 v=425
答案:C
典例剖析
例题3一列声波在空气中的波长为0.25 m。当该声波传入某种介
质中时,波长变为0.8 m,若空气中的声速是340 m/s。求:
(1)该声波在介质中传播时的频率。
(2)该声波在介质中传播的速度。
【思考问题】 (1)声波在不同介质中传播时,频率一样吗?
(2)波速公式适合于任何介质吗?
提示:(1)当声波从一种介质进入另一种介质时频率不变。
C.水中质点振动频率较高,a是水中声波的波形曲线
D.空气中质点振动频率较高,a是空气中声波的波形曲线
课堂篇探究学习
探究一
探究二
探究三
当堂检测
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
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。
波从一种介质进入另一种介质时频率不变。
课堂篇探究学习
探究一
探究二
探究三
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。
惠更斯原理的名词解释
惠更斯原理的名词解释惠更斯原理，是指法国科学家惠更斯在17世纪末提出的一种光学原理。
该原理阐述了光的传播以及光的反射和折射规律，对光学研究产生了重要的影响。
本文将对惠更斯原理进行详细的解释。
一、光的传播惠更斯原理首先讨论了光的传播方式。
根据该原理，光波在介质中传播时沿直线传播，并且沿着传播路径传播的每一点都可以看作是一个次波源。
这意味着光在传播时可以被视为一系列波前面，每个波前面上的每一点都是光波的起始点。
这种解释使得我们能够更好地理解光的传播特性以及衍射和干涉等现象。
二、光的反射惠更斯原理还涉及了光的反射规律。
根据原理，当光波射到一个光滑的界面上时，光波会沿着射线方向经过反射。
更具体地说，光线沿着入射角和反射角相等的路径反射。
这种规律在镜面反射中得到了充分的应用。
例如，当我们站在镜子前面时，我们能够看到自己的倒影，这是因为光线从我们的身体反射回到我们的眼睛，让我们感知到镜中的图像。
三、光的折射此外，惠更斯原理还包括了光的折射规律。
当光波由一种介质传播到另一种介质时，光波在通过界面时会发生折射。
根据原理，入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足较为简洁的关系——即著名的斯涅尔定律。
这个定律表明，入射角与反射角的正弦比等于两种介质折射率的比值。
斯涅尔定律对于解释光在透明介质中传播的方向和特性非常有帮助。
根据斯涅尔定律，我们可以理解为什么在观看鱼在水中时，它们的位置似乎更高。
这是因为光从水中传播到空气中时会发生折射，导致我们看到的图像位置发生偏移。
四、应用领域除了以上介绍的基本规律，惠更斯原理也在很多应用领域产生了重要的影响。
其中一个典型的应用是光的干涉现象。
当两束光波相交时，它们会发生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。
这一现象在光学测量和实验中常常被应用。
另一个典型的应用是光的衍射现象。
当光通过狭缝或物体边缘时，它们会发生衍射，形成类似波纹的干涉图案。
衍射也是现代光学中的一个重要方面，对于解释光的传播和波动性质非常重要。
惠更斯原理 课件
典例精析 二、对惠更斯原理的理解
例3 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.同一波面上的各质点振动情况可能不相同 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
典例精析 二、对惠更斯原理的理解
解析 按照惠更斯原理：波面是由任意时刻振动情况 完全相同的点构成的面，故A对，B错. 由波面和波线的概念，不难判定C、D正确. 答案 ACD
一、多普勒效应
要点提炼
多普勒效应产生的原因分析： 1.相对位置变化与频率的关系(规律)：
相对位置
图示
结论
波源S和观察 者A相对静止， 如图所示
f观察者＝f波源 音调不变
一、多普勒效应波源Fra bibliotek不动，观察 者A运动，由A→B 或A→C，如图所示
观察者A不动，波 源S运动，由S→S′， 如图所示
若靠近波源，由A→B， 则f观察者>f波源，音调变高； 若远离波源，由A→C， 则f观察者<f波源，音调变低
二、波面、波线、惠更斯原理
要点提炼
1.波面：在波的传播过程中，任一时刻介质中 任何振动状 态相同 的点组成的面叫做波面. 2.波线 波线是指与波面垂直的那些线，它代表了波的 传播方向 .
二、波面、波线、惠更斯原理
3.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. 4.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.
典例精析 一、对多普勒效应的理解
例2 如图1甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女 同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的 说法正确的是( )
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
人教版高中物理选修3-4课件 12-6惠更斯原理 优质课件
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 v1 t AD AD
sin r AC v 2 t AD AD
sin i v1 证毕 sin r v2
i
B
v1t
Ai
v2t 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
B`BA`A
A`B B B `A`A
A `A` B B`A Ba
c
b
i
i'
B vt
A`
i
i'
a` c` b`
i` i 证毕
A
B`
三、波的反射
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
注意：
法线
i i'
平面
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
n 12
v1 v2
四、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.当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线
2.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线
3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折 射中的特例
4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波 长都发生改变
我们很容易遭遇逆境，也很容易被一次次的失败打垮。但是人生不容许我们停留在失败的瞬间，如果不前进，不会自我激励的话，就注定只能被这个世界抛弃。自我激 组成部分，主要表现在对于在压力或者困境中，个体自我安慰、自我积极暗示、自我调节的能力，在个体克服困难、顶住压力、勇对挑战等情况下，都发挥着关键性的 有弹性，经常表现出反败为胜、后来居上、东山再起的倾向，而缺乏这种能力的人，在逆境中的表现就大打折扣，表现为过分依赖外界的鼓励和支持。一个小男孩在自 ，对自己大喊：“我是世界上最棒的棒球手！”然后扔出棒球，挥动……但是没有击中。接着，他又对自己喊：“我是世界上最棒的棒球手！”扔出棒球，挥动依旧没 棒和球，然后用更大的力气对自己喊：“我是世界上最棒的棒球手！”可是接下来的结果，并未如愿。男孩子似乎有些气馁，可是转念一想：我抛球这么刁，一定是个 己喊：“我是世界上最棒的挥球手！”其实，大多数情况下，很多人做不到这看似荒谬的自我鼓励，可是，这故事却深深反映了这个男孩子自我鼓励下的执著，而这执
简述惠更斯原理
简述惠更斯原理惠更斯原理，也叫“光的直线传播”原理，这一原理说明了光是沿直线传播的，从而否定了哥白尼的日心说。
【概念解释】惠更斯原理说明光从空气斜射入水中，在同样深度上，它的传播速度比垂直射入水中的光速还大。
【实验过程】实验材料：透明玻璃管、长蜡烛、有色玻璃片、一个平面镜。
实验现象：光线被反射回来，呈现出比在空气中斜射时稍微靠右一点的光束；透过有色玻璃看到光线在玻璃中是偏折的；用平面镜反射太阳光，在水中看到白光，且亮度与阳光照射时相同；将蜡烛竖直放置在两块平面镜之间时，可以观察到蜡烛发出的光经平面镜反射后，像和物都变得模糊起来。
实验结论：光是沿直线传播的。
惠更斯原理是光的直线传播原理和光沿直线传播规律的统称，即说明光是沿直线传播的，又表述了光传播的速度随着离开源头的距离增加而减小的趋势。
由此，人们也可以用这一原理制成各种教具和玩具。
例如，用惠更斯原理做成的凹面镜，把太阳光聚焦在屋顶上或墙壁上，让儿童在这里学习和游戏，就可以避免强烈的太阳光对眼睛造成伤害。
例如利用惠更斯原理制作的反射式望远镜，能够观察到百里以外的物体。
例如，利用惠更斯原理制作的照相机，能够拍摄出肉眼看不见的暗弱的微小物体。
例如，利用惠更斯原理制成的扩音器，能够把一根细竹管内的声音扩大几十倍甚至几百倍。
据说，这些教具已经走进我国的幼儿园。
【实验内容】 1．一个光具座； 2．一支蜡烛和一张白纸； 3．一个平面镜； 4．一个手电筒； 5．一张铁丝网。
【实验步骤】 1．使用前先检查光具座及各部分有无异常情况。
2．按图所示接通手电筒的电源，使光束射向光具座，调节手电筒的光束位置，使光斑位于白纸上。
3．转动平面镜，使光斑正好落在白纸上。
4．移动手电筒，改变光束的方向，再次观察白纸上光斑的位置。
5．通过实验可以证明光是沿直线传播的。
【知识链接】这一原理对我们有什么启示呢？为了保护眼睛，应该选择合适的地方，例如远离强烈的阳光。
同时还应该注意保护身体，不要因为有趣就忘记安全，例如小时候玩手电筒就很危险。
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
惠更斯原理
惠更斯原理班级_________姓名_________第_______组人教版物理选修3-4学案：12.6《惠更斯原理》寄语：付出一定会用回报学习目标：1．知道什么是惠更斯原理．2．知道波传播到两种介质交界面时，同时会发生反射和折射．3．知道波发生反射现象时，反射角等于入射角． 4．知道反射波的频率、波速和波长与入射波相同． 5．知道折射波与入射波的频率相同，波速与波长不同．6．理解波发生折射的原因是波在不同介质中速度不同．学习重点和难点：理解惠更斯原理以及波的反射和折射新课学习：一、波面和波线：二、惠更斯原理：惠更斯在1690年提出：______________________________________________________________________________________ _______________________________.注意：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。
三、波的反射通过几个实例使同学们知道在日常生活中看到或听到的哪些现象是属于波的反射现象？1．回声是声波的反射现象．原因是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．原因是声波在云层界面多次反射．3．在空房间里讲话感觉声音响．原因是：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、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果．4．水波传到岸边也会发生反射现象．由此可以知道：波的反射是波遇到_________会返回来_____传播的现象．看课本41页，请将图12.6-5画出来，用到的相关知识：【反射规律】：(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．四、波的折射：波的折射：波从一种_____射入另一种_____时，_________发生改变的现象叫做波的折射．看课本42页，请将图12.6-6画出来，用到的相关知识：【折射定律：】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中介质中的速度之比．反思小结：班级_________姓名_________第_______组12.6《惠更斯原理过关检测卡》1、惠更斯原理：惠更斯在1690年提出：_____________________________________________________________________________________________________________________.2、波的反射是波遇到_________会返回来_____传播的现象．3、波的折射：波从一种_____射入另一种_____时，_________发生改变的现象叫做波的折射．。
12.6惠更斯原理
法线
i i'
平面
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 ABB BAA AAB BBA
i' i 证毕
b c
ai
i'
Bvt
A′
i
i'
a′ c′ b′
A
B′
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。
思考与讨论
在波的反射现象中，波的频率、波速和波长这三
法线
i i'
平面
个物理量有哪些发生改变，哪些不变，为什么？
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
介质I 介质II
法线
i
界面
r
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
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。
波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射。
入射角(i)： 入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角。
反射角(i′) ：
反射波的波线与平面法线的夹角i’ 叫做反射角。
在第二种介质中的速度之比。
sin i v1 sin r v2
折射率
n12
v1 v2
波发生折射的原因：波在不同介质中的速度不同
惠更斯原理 课件
径是 vΔt。γ'是这些子波波面的包络面,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 vΔt 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)。
答案:17 17.9
0.1
2
s=0.95 s,汽车运
思悟升华
回声测距的方法技巧
利用回声测距是波的反射的一个重要应用,它的特点是声源正
对障碍物,声源发出的声波与回声在同一条直线上传播。
(1)若是一般情况下的反射,反射波和入射波是遵从反射定律的,
可用反射定律作图后再求解。
(2)利用回声测距时,要特别注意声源是否运动,若声源运动,声
面也是圆的,这说明波面总是球面,你认为他的观点对吗?
答案:不对,波面是球面的称为球面波,波面是平面的称为平面波。
如地震波中就包含横波、纵波和面波三种。
2.怎样利用惠更斯原理解释波的传播?
图1
图2
答案:如图 1 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
解析:根据惠更斯原理,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,同一波面上各质点的振动情况完全相同,选项 A 正确;不同
波面上质点的振动情况可能相同,选项 B 正确;波线始终与波面垂直,
选项 D 正确;球面波是以波源为中心的一个个球面,选项 C 正确。
如果知道某时刻一列波的某个波面的位置,还知道波速,利用惠
人教版高中物理选修3-4 12.6惠更斯原理(共41张PPT)
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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分界面
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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。
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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
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
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
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，
（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
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
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
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、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。
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。
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，
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。