2021-2022学年高二物理竞赛课件：惠更斯原理.pptx

惠更斯原理惠更斯原理一、惠更斯原理一、惠更斯原理一、惠更斯原理一、惠更斯原理二、惠更斯原理的应用二、惠更斯原理的应用二、惠更斯原理的应用二、惠更斯原理的应用两边积分得两边积分得因为因为所以平面简谐波强度的衰所以平面简谐波强度的衰减规律为：减规律为：即即 平面波平面波平面波平面波 在介质不吸收平面波能量的条件下，在波传在介质不吸收平面波能量的条件下，在波传播的途径中能流通过的任意两个波面，有：播的途径中能流通过的任意两个波面，有：所以振幅不变，所以振幅不变，即即平面波和球面波的振幅平面波和球面波的振幅球面波球面波球面波球面波(spherical wave)(spherical wave)在介质不吸收球面波能量的条件下，在波传播的在介质不吸收球面波能量的条件下，在波传播的途径中能流通过的任意两个波面，有：途径中能流通过的任意两个波面，有：即即而而所以有所以有振幅与离开波源的距离成反比振幅与离开波源的距离成反比。解：解：例例例例:在在截截面面积积为为S的的圆圆管管中中，有有一一列列平平面面简简谐谐波波，其其波波动动的的表表达达式式为为 y=Acos(t-2x/)。管管中中波波的的平平均均能能量密度为量密度为 ，则通过截面，则通过截面S的平均能流是多少？的平均能流是多少？衍衍衍衍射射射射(diffraction)(diffraction)：波波在在传传播播的的过过程程中中遇遇到到障障碍碍物物或或小小孔孔后后，能能够够绕绕过障碍物的边缘继续传播的现象。过障碍物的边缘继续传播的现象。隔隔墙墙有有耳耳 介质中波传播到的各点，都可以看作是发射子波介质中波传播到的各点，都可以看作是发射子波(wavelet)的波源，在其后的任一时刻，这些子波波的波源，在其后的任一时刻，这些子波波面的包迹决定了原波动的新的波前。面的包迹决定了原波动的新的波前。子波波源子波波源波前波前子波子波惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理(Huygens principle)(Huygens principle)平面波和球面波演示平面波和球面波演示平面波和球面波演示平面波和球面波演示惠更斯原理的应用惠更斯原理的应用惠更斯原理的应用惠更斯原理的应用 波传播的独立性原理波传播的独立性原理波传播的独立性原理波传播的独立性原理 若若干干列列波波在在传传播播过过程程中中相相遇遇，每每列列波波仍仍将将保保持持其其原原有有的的振振动动特特性性(频频率率，波波长长，振振幅幅，振振动动方方向向)，不不受受其它波的影响。其它波的影响。波的叠加原理波的叠加原理波的叠加原理波的叠加原理(superposition principle)(superposition principle)在在相相遇遇区区域域内内，任任一一质质元元振振动动的的位位移移是是各各列列波波单单独独存存在在时时在在该该点点引引起起的的位位移移的的矢矢量和。量和。波的干涉波的干涉波的干涉波的干涉(interference)(interference)干涉：干涉：两列波在空间相遇两列波在空间相遇(叠加叠加)，在空间的某些，在空间的某些地方振动始终加强，而在空间的另一些地方振动地方振动始终加强，而在空间的另一些地方振动始终减弱或完全消失的现象。始终减弱或完全消失的现象。相干条件：相干条件：两列波的频率相同两列波的频率相同振动方向相同振动方向相同有恒定的相位差。有恒定的相位差。相干波相干波(coherent wave)：能产生干涉现象的波能产生干涉现象的波波源振动方程：波源振动方程：波源振动方程：波源振动方程：S1S2P P点的相位差：点的相位差：点的相位差：点的相位差：相干波的干涉加强和减弱条件相干波的干涉加强和减弱条件P振幅：振幅：初相：初相：加强加强减弱减弱振幅：振幅：波的强度：波的强度：加强加强减弱减弱