高中物理选修3-4--126-惠更斯原理课件.ppt

1、12.6 12.6 惠更斯原理惠更斯原理金属丝周期性触动水面，可以看到：金属丝周期性触动水面，可以看到：水水波形成圆形的波纹从波源向周围传播波形成圆形的波纹从波源向周围传播。用长方形直条作为波源拍击水面：用长方形直条作为波源拍击水面：产生直线波纹的水波。产生直线波纹的水波。图中：圆和直线表示了波的波峰（或波谷）图中：圆和直线表示了波的波峰（或波谷）一一.波动中的几个概念波动中的几个概念1.1.波面：从波源发出的波经过同一时间而到达的各个点所组成的面，叫做波面：从波源发出的波经过同一时间而到达的各个点所组成的面，叫做波面。同一波面上的点振动步调相同。波面。同一波面上的点振动步调相同。平平 面面

2、波波 2.2.波线：沿着波的传播方向画出的带箭头的线称为波线：沿着波的传播方向画出的带箭头的线称为波线，波线，它表示波动的它表示波动的传播方向。传播方向。t t 时刻时刻的波前的波前t+t t+t 时时刻的波前刻的波前最前面的波面叫做最前面的波面叫做波前波前。波前：波前：圆圆 形形 波波O球面波球面波平面波平面波波面是平面的波称为波面是平面的波称为平面波；平面波；波面是圆（球）形的波称为波面是圆（球）形的波称为圆（球）形圆（球）形波波；振动步调相同的点构成的面振动步调相同的点构成的面。波线与所在处的波面垂直。波线与所在处的波面垂直。波面波面波线波线波面波面波线波线波面和波线的关系：垂直波面和波

3、线的关系：垂直 （类似电场线与等势面的关系）（类似电场线与等势面的关系）二二.惠更斯原理惠更斯原理 惠更斯惠更斯 (16291695)(16291695)荷兰著名的物理学家、数学家、荷兰著名的物理学家、数学家、天文学家。是与牛顿同一时代的科学家。他对力学和光天文学家。是与牛顿同一时代的科学家。他对力学和光学的研究都有杰出的贡献。学的研究都有杰出的贡献。1 1、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。、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）就这些子波在波前进方向的包络面（拿布

4、去包裹形成的面）就是新的波面。是新的波面。可以看到：在直线波纹的水波传播过程可以看到：在直线波纹的水波传播过程中，到达一个中，到达一个宽度与波长相差不多的狭宽度与波长相差不多的狭缝缝时，水波穿过了狭缝，狭缝后面的时，水波穿过了狭缝，狭缝后面的波波纹呈圆形纹呈圆形，以缝为圆心沿半径方向向周以缝为圆心沿半径方向向周围传去，围传去，好像狭缝就是波源一样好像狭缝就是波源一样。2 2、确定下一时刻球面波的波面、确定下一时刻球面波的波面.子波波源子波波源t+t时刻时刻的波前的波前t 时刻时刻的波前的波前tv作用作用：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：由已知的波面通过几何作图方法确

5、定下一时刻平面波、球面波等的波面，根据两者波面，根据两者（波线与波面波线与波面）的）的垂直垂直关系，从而关系，从而确定波的传播方向确定波的传播方向，所所以惠更斯原理又叫以惠更斯原理又叫惠更斯作图法惠更斯作图法。.t 时刻的波前t+t时刻的波前子波波源tv3 3、确定下一时刻平面波的波面、确定下一时刻平面波的波面三、波的反射三、波的反射 1 1、反射现象：波在传播过程中，遇到两种介质的分界面时返回到原介质、反射现象：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继续传播的现象 i i法线法线平面平面 2 2、规律（与光的反射定律相同）：、规律（与光的反射定律相同）：1 1）入射

6、线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分别位于）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法线两侧 2 2）反射角等于入射角）反射角等于入射角 3 3）反射波的波长、频率、波速与入射波相同）反射波的波长、频率、波速与入射波相同入射角入射角 ：入射波的波线与法线的夹角：入射波的波线与法线的夹角i反射角反射角 ：反射波的波线与法线的夹角：反射波的波线与法线的夹角 i 经经 t t后，后，B B点发射的子波到达界面处点发射的子波到达界面处B点，点，A A点发射的子波到达点发射的子波到达AA点。同种介质，波速不变。点。同种介质，波速不变。i ii iABacbacb由惠更斯

7、原理由惠更斯原理，A A、B B为同一波面上的两点，为同一波面上的两点，AA、BB为同一波面上的为同一波面上的两点。两点。AABRtABBRtABBABAtvAB3 3、波的反射定律证明：、波的反射定律证明：BBA A ii蝙蝠的蝙蝠的“眼睛眼睛”：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2万万到到10万赫兹万赫兹之间，我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波之间，我们的耳朵对这

8、样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波称为超声波。称为超声波。蝙蝠发出蝙蝠发出超声波超声波，然后借助物体反射回来的回声，就能判断出所接，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、形状和运动方式近的物体的大小、形状和运动方式。4 4、波的反射的应用、波的反射的应用隐形飞机隐形飞机F117F117雷达确定目雷达确定目标示意图标示意图雷达是利用无线电波发现目标，并测定其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，当雷达波碰到飞行向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标目标(飞机、导弹）等时，一部分雷

9、达波便飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会会反射反射回来，回来，根据反射雷达波的时间和方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位便可以计算出飞行目标的位置。界面界面介质介质I I介质介质IIII四、波的折射四、波的折射 折射角（折射角（r r）：折射波的波线与法线的夹角）：折射波的波线与法线的夹角1 1、折射现象：波从一种介质进入另一种介质时，、折射现象：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了偏折的现象叫做波的折射波的传播方向发生了偏折的现象叫做波的折射ir法线法线折射的原因：波在不同介质中速度不同折射的原因：波在不同介质中速度不同2 2、波折射的规律波折射的规律：1 1

10、）入射线、法线、折射线共面）入射线、法线、折射线共面;2;2）入射线与折射线分居法线两侧）入射线与折射线分居法线两侧;3)3)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。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。12sinsinvirv12vv叫做第二种介质对第一种介质的相对折射率，1122:nvnv用 表示即4）在折射中，）在折射中，频率不变频率不变，波速和波长都会发生改变。，波速和波长都会发生改变。由惠更斯原理，由惠更斯原理，A A、B B为同一波面上的两点为同一波面上的两点irABCDirtv 1经经 t t后，后，B B点发射的子波到达界面处点

11、发射的子波到达界面处D D点，点，A A点的到达点的到达C C点，点，sinBCiAC1vtADsinAErAC2vtAD12sinsinvirv证毕证毕3 3、波的折射定律证明：、波的折射定律证明：tv 21.1.当当V V1 1VV2 2时，时，ir,ir,即折射线靠拢法线；即折射线靠拢法线；当当V V1 1 V V2 2时，时，ir,ir,即即折射波线折射波线远离法线。远离法线。2.2.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。3.3.在波的折射中，波的频率不改变，波速、波长都发生改变。在波的折射中，波的频率不改变，波速、波长都发

12、生改变。注意：注意：猜想：波的反射、折射与光遵守同样的规律，那光是一种波猜想：波的反射、折射与光遵守同样的规律，那光是一种波21sinsinvvri2121ff1.一列声波在空气中的波长为一列声波在空气中的波长为25cm，传播速度为，传播速度为340m/s，这列声波传入，这列声波传入另一种介质中时，波长变为另一种介质中时，波长变为80cm，它在这种介质中传播速度是多少？，它在这种介质中传播速度是多少？2.一列声波以一列声波以60的入射角入射到两种介质的界面上，反射波刚好跟折的入射角入射到两种介质的界面上，反射波刚好跟折射波垂直，若入射波的波长为射波垂直，若入射波的波长为0.6m，求折射波的波长和反射波的波长？，求折射波的波长和反射波的波长？121212ffvvvf：得221180340/1088/25vvm sm s60=30ir由题给条件、1122sin60=3sin30vv0.6=0.2 333mm入折=0.6m入反