6惠更斯原理
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人教版高中物理选修 3-4教科书第十二章第六节
惠更斯原理
安徽省宿松县程集中学 邓结桂
(一) 复习提问
1. 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？
2.什么是多普勒效应？多普勒效应产生的条 件是什么？
(二) 由回声现象引入课题
回音壁
(三) 惠更斯简介
克里斯蒂安·惠更斯 (Christiaan Huygens，1629-1695)
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
b c
ai
i'
B v?
t
A′
i
i'
A
B′
a′ c′ 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。
(四) 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组成的面。
波线： 与波面垂直且指向波的传播方向的直线。 波线
波面
波线
优教提示
打开工具栏，点击“课件素材”，选取“动画演示：波面与波线”
波面
(五) 惠更斯原理
1.内容： 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。
(六) 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．
法线
i i'
入射角(i)：
平面
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。
优教提示
打开工具栏，点击“课件素材”，选取“动画演示：用惠更斯原理解释波的反射”
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
思考与讨论 1.当入射速度大于折射速度时，折射线偏向法线， 还是偏离法线？当入射速度小于折射速度时，情 况又如何？ 2.在波的折射现象中，波的频率、波速和波长这三 个物理量有哪些发生改变，哪些不变，为什么？
巩固练习：
某列波以 60°的入射角从甲介质射到乙介 质的界面上同时发生反射和折射，若反射线与 折 射 线 成 90° 角 ， 波 在 乙 介 质 中 的 波 速 为 1.2×105 km/s，求波在甲介质中的速度是多少？
克里斯蒂安 ·惠更斯是 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。
互动训练
互动答题时间，拿出你的学习卡开始答 题吧！
优教提示
打开工具栏，点击课件训练，选取“名师训练 -《惠更斯原理》”
(八) 课堂小结 1.波面与波线的概念 2.惠更斯原理 3.应用惠更斯原理解释波的反射、波的折射
(九) 课后作业
1.应用惠更斯原理证明波的反射定律和波的 折射定律。
2.预习第十三章第一节《光的反射和折射》。
打开工具栏，点击“课件素材”，选取“动画演示：用惠更斯原理解释波的折射”
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，
sini ? BD ? v1? t AD AD
sin r ? AC ? v2? t AD AD
sin i ? v1 证毕 sin r v2
法线
i i'
平面
思考与讨论
在波的反射现象中，波的频率、波速和波长这三 个物理量有哪些发生改变，哪些不变，为什么？
(七) 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叫做折射角
介质I 介质II
法线
i
界面
r
优教提示
2.应用： 用惠更斯原理确定下一时刻的波面
t +Δ t 时刻的波面
vΔt
.........
子波波源
t 时刻的波面
t +Δ t 时刻
的波面
vΔ t
t 时刻 的波面
子波波源
.. . . . ..
.
.
.ห้องสมุดไป่ตู้
.
.. . ..
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。
i
B
v1? t
Ai
v2? t r
D
C
r
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。
sin i ? v1 sin r v2
折射率
n12
?
v1 v2
波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同
惠更斯原理
安徽省宿松县程集中学 邓结桂
(一) 复习提问
1. 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？
2.什么是多普勒效应？多普勒效应产生的条 件是什么？
(二) 由回声现象引入课题
回音壁
(三) 惠更斯简介
克里斯蒂安·惠更斯 (Christiaan Huygens，1629-1695)
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
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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。
(四) 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组成的面。
波线： 与波面垂直且指向波的传播方向的直线。 波线
波面
波线
优教提示
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波面
(五) 惠更斯原理
1.内容： 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。
(六) 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．
法线
i i'
入射角(i)：
平面
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。
优教提示
打开工具栏，点击“课件素材”，选取“动画演示：用惠更斯原理解释波的反射”
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
思考与讨论 1.当入射速度大于折射速度时，折射线偏向法线， 还是偏离法线？当入射速度小于折射速度时，情 况又如何？ 2.在波的折射现象中，波的频率、波速和波长这三 个物理量有哪些发生改变，哪些不变，为什么？
巩固练习：
某列波以 60°的入射角从甲介质射到乙介 质的界面上同时发生反射和折射，若反射线与 折 射 线 成 90° 角 ， 波 在 乙 介 质 中 的 波 速 为 1.2×105 km/s，求波在甲介质中的速度是多少？
克里斯蒂安 ·惠更斯是 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。
互动训练
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(八) 课堂小结 1.波面与波线的概念 2.惠更斯原理 3.应用惠更斯原理解释波的反射、波的折射
(九) 课后作业
1.应用惠更斯原理证明波的反射定律和波的 折射定律。
2.预习第十三章第一节《光的反射和折射》。
打开工具栏，点击“课件素材”，选取“动画演示：用惠更斯原理解释波的折射”
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，
sini ? BD ? v1? t AD AD
sin r ? AC ? v2? t AD AD
sin i ? v1 证毕 sin r v2
法线
i i'
平面
思考与讨论
在波的反射现象中，波的频率、波速和波长这三 个物理量有哪些发生改变，哪些不变，为什么？
(七) 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叫做折射角
介质I 介质II
法线
i
界面
r
优教提示
2.应用： 用惠更斯原理确定下一时刻的波面
t +Δ t 时刻的波面
vΔt
.........
子波波源
t 时刻的波面
t +Δ t 时刻
的波面
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t 时刻 的波面
子波波源
.. . . . ..
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.ห้องสมุดไป่ตู้
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.. . ..
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。
i
B
v1? t
Ai
v2? t r
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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。
sin i ? v1 sin r v2
折射率
n12
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v1 v2
波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同