波的反射和折射-惠更斯原理精选文档.ppt

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1、波的反射和折射波的反射和折射-惠更斯原惠更斯原理理本讲稿第一页，共十五页波面和波线波面和波线波面和波线波面和波线波的反射波的反射波的反射波的反射惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理波的折射波的折射波的折射波的折射波面波面波面波面：从波源发出的波经过同一传播时间而达到的各点所组从波源发出的波经过同一传播时间而达到的各点所组从波源发出的波经过同一传播时间而达到的各点所组从波源发出的波经过同一传播时间而达到的各点所组成的面叫做波面。成的面叫做波面。成的面叫做波面。成的面叫做波面。注意：同一波面上各质点振动状态相同的注意：同一波面上各质点振动状态相同的注意：同一波面上各质点振动状态相同的注意：同一

2、波面上各质点振动状态相同的波前：波前：波前：波前：最前面的波面叫最前面的波面叫最前面的波面叫最前面的波面叫波前波前波前波前波线：波线：波线：波线：表示表示表示表示波的传播方向波的传播方向波的传播方向波的传播方向的，跟各个波面垂直的线的，跟各个波面垂直的线的，跟各个波面垂直的线的，跟各个波面垂直的线特点：波线与波面互相垂直特点：波线与波面互相垂直波波波波在在在在传传传传播播播播过过过过程程程程中中中中所所所所到到到到达达达达的的的的每每每每一一一一点点点点都都都都可可可可以以以以看看看看作作作作是是是是新新新新的的的的波波波波源源源源，从从从从这这这这些些些些点点点点发发发发出出出出球球球球面面

3、面面形形形形状状状状的的的的子子子子波波波波，其其其其后后后后任任任任一一一一时时时时刻刻刻刻这这这这些些些些子子子子波波波波波波波波前的包络面就是新的波前前的包络面就是新的波前前的包络面就是新的波前前的包络面就是新的波前。这就是惠更斯原理。这就是惠更斯原理。这就是惠更斯原理。这就是惠更斯原理内内容容：入入射射线线、法法线线、反反射射线线在在同同一一平平面面内内，入入射射线线与与反反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。射线分居法线两侧，反射角等于入射角。注意：注意：反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同拆拆射射定定律律：（1）波波在在介介质质中中发发生生折

4、折射射时时，入入射射线线、法法线线、折折射射线线在在同同一一平平面面内内，入入射射线线和和折折射射线线分分别别位位于于法法线线两两侧（侧（2）在波的折射中，频率不变，波速和波长都发生改变。在波的折射中，频率不变，波速和波长都发生改变。本讲稿第二页，共十五页(Christian Huygens 1629(Christian Huygens 16291695)1695)荷兰物理学家、数学家、天文学家。荷兰物理学家、数学家、天文学家。荷兰物理学家、数学家、天文学家。荷兰物理学家、数学家、天文学家。1629162916291629年出年出生于海牙。生于海牙。16551655年获得法学博士学位。年获得法

5、学博士学位。年获得法学博士学位。年获得法学博士学位。1663166316631663年年成成为为伦伦敦敦皇皇家家学学会会的的第第一一位位外外国国会会员员。克克里里斯斯蒂蒂安安惠惠惠惠更更更更斯斯斯斯是是是是与与与与牛牛牛牛顿顿顿顿同同同同一一一一时时时时代代代代的的的的科科科科学学学学家家家家，是是是是历历历历史史史史上上上上最最最最著著著著名名名名的的的的物物物物理理理理学学学学家家家家之之之之一一一一，他他他他对对对对力力力力学学学学的的的的发发发发展展展展和和和和光光光光学学学学的的的的研研研研究究究究都都都都有有有有杰杰杰杰出出出出的的的的贡贡贡贡献献献献，在在在在数数数数学学学学和和

6、和和天天天天文文文文学学学学方方方方面面面面也也也也有有有有卓卓卓卓越越越越的的的的成成成成就就就就，是是是是近近近近代代代代自自自自然然然然科科科科学学学学的的的的一位重要开拓者。一位重要开拓者。一位重要开拓者。一位重要开拓者。克里斯蒂安克里斯蒂安惠更斯惠更斯本讲稿第三页，共十五页1 1 1 1、波面、波面、波面、波面：从波源发出的波经过同一传播时间而达到的各点所组成的面叫从波源发出的波经过同一传播时间而达到的各点所组成的面叫从波源发出的波经过同一传播时间而达到的各点所组成的面叫从波源发出的波经过同一传播时间而达到的各点所组成的面叫做波面。做波面。做波面。做波面。2 2 2 2、波线、波线、

7、波线、波线：用用用用来来来来表表表表示示示示波波波波的的的的传传传传播播播播方方方方向向向向的的的的，跟跟跟跟各个波面垂直的线叫做波线。各个波面垂直的线叫做波线。各个波面垂直的线叫做波线。各个波面垂直的线叫做波线。波面波面波线波线一、几个概念：波面和波线一、几个概念：波面和波线一、几个概念：波面和波线一、几个概念：波面和波线注意：同一波面上各质点振动状态相同的注意：同一波面上各质点振动状态相同的注意：同一波面上各质点振动状态相同的注意：同一波面上各质点振动状态相同的波前：波前：波前：波前：最前面的波面叫最前面的波面叫最前面的波面叫最前面的波面叫波前波前波前波前平面波：平面波：平面波：平面波：波

8、面是平面的波称为波面是平面的波称为波面是平面的波称为波面是平面的波称为平面波平面波平面波平面波圆（球）形波圆（球）形波圆（球）形波圆（球）形波波面是圆（球）形的波称为波面是圆（球）形的波称为波面是圆（球）形的波称为波面是圆（球）形的波称为圆（球）形波圆（球）形波圆（球）形波圆（球）形波特点：波线与波面互相垂直特点：波线与波面互相垂直平面波的波线：平面波的波线：垂直于波面的平行线垂直于波面的平行线圆形波的波线：圆形波的波线：沿着以波源为中心的半沿着以波源为中心的半径方向向外的射线径方向向外的射线本讲稿第四页，共十五页l l波波波波在在在在传传传传播播播播过过过过程程程程中中中中所所所所到到到到达

9、达达达的的的的每每每每一一一一点点点点都都都都可可可可以以以以看看看看作作作作是是是是新新新新的的的的波波波波源源源源，从从从从这这这这些些些些点点点点发发发发出出出出球球球球面面面面形形形形状状状状的的的的子子子子波波波波，其其其其后后后后任任任任一一一一时时时时刻刻刻刻这这这这些些些些子子子子波波波波波波波波前的包络面就是新的波前前的包络面就是新的波前前的包络面就是新的波前前的包络面就是新的波前。这就是惠更斯原理。这就是惠更斯原理。这就是惠更斯原理。这就是惠更斯原理二、惠更斯原理二、惠更斯原理二、惠更斯原理二、惠更斯原理平面波的波前球面波的波前t时刻波前时刻波前波源波源子波子波t+t时刻波

10、时刻波前前本讲稿第五页，共十五页球面波球面波球面波球面波波源波源.平面波平面波平面波平面波.传传传传播播播播方方方方向向向向t+t+t t 时刻波前时刻波前时刻波前时刻波前t 时刻波前时刻波前传传传传播播播播方方方方向向向向t 时刻波前时刻波前t t+t t 时刻波前时刻波前时刻波前时刻波前v tv t二、惠更斯原理二、惠更斯原理二、惠更斯原理二、惠更斯原理.本讲稿第六页，共十五页球面波的波面和波线球面波的波面和波线平面波的波面和波线平面波的波面和波线二、惠更斯原理二、惠更斯原理本讲稿第七页，共十五页.子波波源子波波源tv用惠更斯原理确定下一时刻用惠更斯原理确定下一时刻平面波平面波的波面的波面

11、二、惠更斯原理二、惠更斯原理二、惠更斯原理二、惠更斯原理t+t时刻的波面时刻的波面t 时刻的波面时刻的波面 利利利利用用用用惠惠惠惠更更更更斯斯斯斯原原原原理理理理可可可可以以以以由由由由已已已已知知知知的的的的波波波波面面面面通通通通过过过过几几几几何何何何作作作作图图图图方方方方法法法法确确确确定定定定下下下下一一一一时时时时刻刻刻刻的的的的波波波波面面面面，从从从从而而而而确确确确定定定定波波波波的的的的传传传传播播播播方方方方向向向向。例例例例如如如如当当当当波波波波在在在在均均均均匀匀匀匀的的的的各各各各向向向向同同同同性性性性介介介介质质质质中中中中传传传传播播播播时时时时，波波波

12、波面面面面的的的的几几几几何何何何形形形形状状状状总总总总是是是是保保保保持不变的。持不变的。持不变的。持不变的。本讲稿第八页，共十五页用惠更斯原理确定下一时刻用惠更斯原理确定下一时刻球面波球面波的波面的波面.子波波源子波波源t+t时刻时刻的波面的波面t 时刻时刻的波面的波面tv二、惠更斯原理二、惠更斯原理二、惠更斯原理二、惠更斯原理本讲稿第九页，共十五页反射波的波线与平面法线的夹角反射波的波线与平面法线的夹角i 叫做叫做反射反射角角。入射角（入射角（i）：）：入射波的波线与平面法线的夹角入射波的波线与平面法线的夹角i叫做叫做入射角入射角。反射角（反射角（i）：）：1 1定义：波遇到障碍物会返

13、回来继续传定义：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射播，这种现象叫做波的反射 法线法线平面平面三、用惠更斯原理解释波的反射三、用惠更斯原理解释波的反射三、用惠更斯原理解释波的反射三、用惠更斯原理解释波的反射本讲稿第十页，共十五页 经经 t后，后，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点发射的子波点发射的子波到达到达A点。同种介质，波速不变。点。同种介质，波速不变。ABacbacb由惠更斯原理，由惠更斯原理，AB为波的一个波面为波的一个波面AB三、用惠更斯原理解释波的反射三、用惠更斯原理解释波的反射本讲稿第十一页，共十五页内容：内容：入射线、法线、反射线在同一入

14、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平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。侧，反射角等于入射角。反射定律：反射定律：法线法线平面平面三、用惠更斯原理解释波的反射三、用惠更斯原理解释波的反射注意：注意：1.1.反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。2.2.波遇到两种介质界面时，总存在反射。波遇到两种介质界面时，总存在反射。本讲稿第十二页，共十五页 生活中波的反射现象的思考1回声是声波的反射现象回声是声波的反射现象 对对着着山山崖崖或或高高墙墙说说话话，声声波波传传到到山山崖崖或或高高墙墙时时，会会被被反反射射回来继续传

15、播回来继续传播 2夏日的雷声轰鸣不绝夏日的雷声轰鸣不绝 声波在云层界面多次反射声波在云层界面多次反射3在空房间里讲话感觉声音响在空房间里讲话感觉声音响 声声波波在在普普通通房房间间里里遇遇到到墙墙壁壁，地地面面，天天花花板板发发生生反反射射时时，由由于于距距离离近近，原原声声与与回回声声几几乎乎同同时时到到达达人人耳耳人人耳耳只只能能分分开开相相差差0.1s以以上上的的声声音音所所以以，在在房房间间里里听听不不到到回回声声，人人在在房房间间里里讲讲话话感感觉觉声声音音比比在在野野外外大大，而而普普通通房房间间里里的的幔幔帐帐、地地毯毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果衣物等会吸收声波，会

16、影响室内的声响效果本讲稿第十三页，共十五页界面界面介质介质I I介质介质IIII1、定定义义：波波从从一一种种介介质质进进入入另另一一种种介介质质时时，波波的的传传播播方方向向发发生生了了改改变变的的现现象象叫叫做做波波的的折折射射折折射射角角（r）：折折射射波波的的波波线线与与两两介介质质界界面面法法线的夹角线的夹角r叫做叫做折射角折射角。拆射定律：拆射定律：（1）波波在在介介质质中中发发生生折折射射时时，入入射射线线、法法线线、折折射射线线在在同同一一平平面面内内，入入射射线线和和折射线分别位于法线两侧折射线分别位于法线两侧（2）法线法线四、用惠更斯原理解释波的折射四、用惠更斯原理解释波的

17、折射当当v1v2时时,i 即折射线偏向法线；即折射线偏向法线；当当v1v2时时,i 即折射线偏离法线；即折射线偏离法线；当垂直界面入射时，当垂直界面入射时，i=0，=0，传播方向不变，但仍发生了折射现象，传播方向不变，但仍发生了折射现象本讲稿第十四页，共十五页1.当入射波速度大于折射波速度时，折射角折向法线。当入射波速度大于折射波速度时，折射角折向法线。2.当入射波速度小于折射波速度时，折射角折离法线。当入射波速度小于折射波速度时，折射角折离法线。3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，但波速改变。当垂直界面入射时，传播方向不改变，但波速改变。属折射中的特例。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。在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同注意：注意：四、用惠更斯原理解释波的折射四、用惠更斯原理解释波的折射本讲稿第十五页，共十五页