教科版高中物理选修3-4第二章第4节惠更斯原理 波的反射与折射（30张ppt）

2.4 惠更斯原理 波的反射与折射 引言： 波在各向同性的均匀介质中传播时，波速、波振面形状、波的传播方向等均保持不变。但是，如果波在传播过程中遇到障碍物或传到不同介质的界面时，则波速、波振面形状、以及波的传播方向等都要发生变化，产生反射、折射、衍射、散射等现象。在这种情况下，要通过求解波动方程来预言波的行为就比较复杂了。惠更斯原理提供了一种定性的几何作图方法，在很广泛的范围内解决了波的传播方向等问题。 、 一、惠更斯原理 观察思考 从波源发出的波经过同一传播时间而到达的各点所组成的面，叫做波面，最前面的波面叫做波前.波面是平面的波称为平面波；波面是圆（球）形的波称为圆（球）波形. 从波源沿着波的传播方向画出的带箭头的线称为波线，它表示波动的传播方向.平面波的波线是垂直于波面的平行线，圆形波的波线是沿着以波源为中心的半径方向向外的射线. 波面 波线 波面 波线 从实验中可以看到：在直线波纹的水波传播过程中，到达一个宽度与波长相差不多的狭缝时，水波穿过了狭缝，狭缝后面的波纹呈圆形，以狭缝为圆心沿半径方向向周边传去，好像狭缝就是波源一样，如图2-4-2所示. 荷兰物理学家惠更斯研究波的现象时，于1690年提出：波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的波源，从这些点发出球面形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的包络面就是新的波前.这就是惠更斯原理. (Christian Huygens 1629—1695) 荷兰物理学家、数学家、天文学家。1629年出生于海牙。1655年获得法学博士学位。 1663年成为伦敦皇家学会的第一位外国会员。克里斯蒂安·惠更斯是与牛顿同一时代的科学家，是历史上最著名的物理学家之一，他对力学的发展和光学的研究都有杰出的贡献，在数学和天文学方面也有卓越的成就，是近代自然科学的一位重要开拓者。　　 克里斯蒂安·惠更斯 根据这一原理，我们可以用几何作图的方法，由已知的某一时刻波前确定下一时刻波前，从而确定波的传播方向，所以惠更斯原理又叫做惠更斯作图法. 在图2-4-3中，应用惠更斯原理，用作图法描绘了平面波、球形波的传播情况.在图中波的传播速度为v，t时刻的波前用紫线表示，以波前上的每一点为球心，以vΔt为半径，作出的小球面表示子波，这些子波的包络