六、惠更斯原理六、惠更斯原理【演示演示】在水槽的裝置中，把一根金屬絲固定在振動(dòng)片在水槽的裝置中，把一根金屬絲固定在振動(dòng)片上，當(dāng)金屬片振動(dòng)時(shí)，金屬絲周期性的觸動(dòng)水面，形成上，當(dāng)金屬片振動(dòng)時(shí)，金屬絲周期性的觸動(dòng)水面，形成波源，觀察現(xiàn)象。波源，觀察現(xiàn)象。（1 1）水面上形成一列圓形波）水面上形成一列圓形波（2 2）畫(huà)面上的圓形是朝各個(gè)方向傳播的波峰和波谷）畫(huà)面上的圓形是朝各個(gè)方向傳播的波峰和波谷動(dòng)畫(huà)模擬動(dòng)畫(huà)模擬 波面：同一時(shí)刻，介質(zhì)中振動(dòng)狀態(tài)相同的質(zhì)波面：同一時(shí)刻，介質(zhì)中振動(dòng)狀態(tài)相同的質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成的面叫做波面點(diǎn)所構(gòu)成的面叫做波面 波線：用來(lái)表示波的傳播方向的跟各個(gè)波面波線：用來(lái)表示波的傳播方向的跟各個(gè)波面垂直的線叫做波線垂直的線叫做波線 一、波面和波線一、波面和波線 惠 更 斯C.Huygens荷蘭物理學(xué)家荷蘭物理學(xué)家(1629-1695)二、惠更斯原理二、惠更斯原理介質(zhì)中任一波面上的介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)，各點(diǎn)， 都可以看做發(fā)都可以看做發(fā)射射子波的波源子波的波源。其后。其后任意時(shí)刻，這些子波任意時(shí)刻，這些子波在波前進(jìn)方向的在波前進(jìn)方向的包絡(luò)包絡(luò)面面就是就是新的波面新的波面。這。這就是惠更斯原理。就是惠更斯原理。.t 時(shí)刻的波面時(shí)刻的波面t+t時(shí)刻的波面時(shí)刻的波面子波波源子波波源tu用惠更斯原理確定下一時(shí)刻平面波的波面面 用惠更斯原理確定 下一時(shí)刻球面波的波面.子波波源子波波源t+t時(shí)刻時(shí)刻的波面的波面t 時(shí)刻時(shí)刻的波面的波面tu 衍射：波在傳播過(guò)衍射：波在傳播過(guò)程中，遇到障礙物時(shí)其程中，遇到障礙物時(shí)其傳播方向發(fā)生改變，繞傳播方向發(fā)生改變，繞過(guò)障礙物的邊緣繼續(xù)傳過(guò)障礙物的邊緣繼續(xù)傳播。播。 利用惠更斯原理可解釋波的衍射、反利用惠更斯原理可解釋波的衍射、反射和折射。射和折射。 波達(dá)到狹縫處，縫上各點(diǎn)都可看作子波源，作波達(dá)到狹縫處，縫上各點(diǎn)都可看作子波源，作出子波包絡(luò)面，得到新的波面。在縫的邊緣處，波的出子波包絡(luò)面，得到新的波面。在縫的邊緣處，波的傳播方向發(fā)生改變。傳播方向發(fā)生改變。當(dāng)狹縫縮小，與波長(zhǎng)相當(dāng)狹縫縮小，與波長(zhǎng)相近時(shí)，衍射效果顯著。近時(shí)，衍射效果顯著。衍射現(xiàn)象是波動(dòng)特征衍射現(xiàn)象是波動(dòng)特征之一。之一。水波通過(guò)狹縫后的衍射水波通過(guò)狹縫后的衍射圖象。圖象。惠更斯原理可以解釋惠更斯原理可以解釋衍衍射現(xiàn)象，射現(xiàn)象，但不能計(jì)算波但不能計(jì)算波的強(qiáng)度分布。的強(qiáng)度分布。演演 示示觀察水波的反射觀察水波的反射 在水槽的一端放置在水槽的一端放置振動(dòng)發(fā)生器，它的窄條振動(dòng)發(fā)生器，它的窄條形平板能夠周期性地打形平板能夠周期性地打擊水面，產(chǎn)生水波?？蓳羲?，產(chǎn)生水波。可以看到，水波傳播到擋以看到，水波傳播到擋板后被反射出去。板后被反射出去。 1 1、定義：波遇到障礙物返回原來(lái)的介質(zhì)繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象、定義：波遇到障礙物返回原來(lái)的介質(zhì)繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的反射叫做波的反射 三、波的反射三、波的反射 2 2反射定律反射定律 入射波線、法線、反射波線在同一平面入射波線、法線、反射波線在同一平面內(nèi)，入射線與反射線分居法線兩側(cè)，反射內(nèi)，入射線與反射線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角。角等于入射角。1.反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波相同反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波相同2.波遇到兩種介質(zhì)界面時(shí)，總存在反射波遇到兩種介質(zhì)界面時(shí)，總存在反射注意：注意：用惠更斯原理解釋波的反射 經(jīng)經(jīng) t t后，后，B B點(diǎn)發(fā)射的子波到達(dá)界面點(diǎn)發(fā)射的子波到達(dá)界面BB點(diǎn)，點(diǎn)，A A點(diǎn)發(fā)射的子波到達(dá)點(diǎn)發(fā)射的子波到達(dá)AA點(diǎn)點(diǎn)。同種介質(zhì)，波速。同種介質(zhì)，波速不變。不變。i ii iABacbacb由惠更斯原理，由惠更斯原理，ABAB為波的一個(gè)波面為波的一個(gè)波面AABBAABBABABBABAii tvAB觀察水波的折射觀察水波的折射 在水槽中放入一塊厚玻在水槽中放入一塊厚玻璃板，注意使它的一條邊璃板，注意使它的一條邊不與波傳來(lái)方向垂直。然不與波傳來(lái)方向垂直。然后加水，使水面高過(guò)玻璃后加水，使水面高過(guò)玻璃板。接通電源產(chǎn)生水波，板。接通電源產(chǎn)生水波，觀察水波經(jīng)過(guò)水深不同的觀察水波經(jīng)過(guò)水深不同的區(qū)域時(shí)傳播方向的變化。區(qū)域時(shí)傳播方向的變化。演演 示示界面界面介質(zhì)介質(zhì)I I介質(zhì)介質(zhì)IIII四、波的折射四、波的折射 1、定義：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，、定義：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波的傳播方向發(fā)生了改變的現(xiàn)象叫做波的折射波的傳播方向發(fā)生了改變的現(xiàn)象叫做波的折射.ir法線法線2 2、折射定律：入射波線、法線、折射波線在同一平面內(nèi)，入射波、折射定律：入射波線、法線、折射波線在同一平面內(nèi)，入射波線與折射波線分居法線兩側(cè)入射角的正弦跟折射角的正弦之線與折射波線分居法線兩側(cè)入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比：比：21sinsinvvri用惠更斯原理解釋波的折射由惠更斯原理，A、B為同一波面上的兩點(diǎn)irABCDirtv 1 經(jīng)t后，B點(diǎn)發(fā)射的子波到達(dá)界面處D點(diǎn)，A點(diǎn)的子波到達(dá)C點(diǎn)，ADBDi sinADtv 1ADACr sinADtv 221sinsinvvri證畢證畢tv 2 在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長(zhǎng)都發(fā)生改變?cè)诓ǖ恼凵渲?，波的頻率不改變，波速和波長(zhǎng)都發(fā)生改變 波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同 波波的的反反射射規(guī)律規(guī)律 ： 1入射波波線反射波波線和法線在入射波波線反射波波線和法線在 同一平面內(nèi)同一平面內(nèi) 反射角等于入射角反射角等于入射角定義：波遇障礙物返回繼續(xù)傳播叫波的反射定義：波遇障礙物返回繼續(xù)傳播叫波的反射。小結(jié)小結(jié)規(guī)律規(guī)律：波波的的折折射射定義：波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向定義：波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫波的折射。會(huì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫波的折射。入射波波線折射波波線和法線在同入射波波線折射波波線和法線在同一平面內(nèi)一平面內(nèi)21sinsinvvri