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惠更斯原理及其应用 1 惠更斯原理 波在弹性介质中运动时 任一点P的振动 将会引起邻近质点的振动 就此特征而言 振动着的P点与波源相比 除了在时间上有延迟外 并无其他区别 因此 P可视为一个新的波源 1678年 惠更斯总结出了以其名字命名的惠更斯原理 介质中任一波面上的各点 都可看成是产生球面子波的波源 在其后的任一时刻 这些子波的包络面构成新的波面 惠更斯 介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源 而在其后的任意时刻 这些子波的包络就是新的波前 一惠更斯原理 障碍物的小孔成为新的波源 原波阵面 新波阵面 S1 S2 t时刻 t Dt时刻 uDt 波面 波源引起的振动在介质中向各个方向传播 如果把某一时刻波所到达的各点连接起来的一个面叫做波面 波线 用来表示波的传播方向 在各向同性介质中波线与波面垂直 t t时刻波面 t时刻波面 二波的反射和折射 用惠更斯原理证明 波的折射 3 在波的折射中 波的频率不变 波速和波长都会改变 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 这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间 我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的 这样的声波称为超声波 蝙蝠发出超声波 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 蝙蝠的 眼睛 波的反射的例子 隐形飞机F 117 雷达确定目标示意图 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 定向传播的规律 因此 当雷达波碰到飞行目标 飞机 导弹 等时 一部分雷达波便会反射回来 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 由于一般飞机的外形比较复杂 总有许多部分能够强烈反射雷达波 因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料 雷达与隐形飞机 反射波的频率 波速 波长与入射波的相等吗 为什么 2 波的反射的规律 a 反射角等于入射角 b 反射波的频率 波速 波长与入射波的相等 练习1 某人想听到自己发出的声音的回声 若已知声音在空气中的传播速度为340m s 那么它至少要离障碍物多远 折射波的频率 波速 波长与入射波的相等吗 为何 折射规律 波速不同 传播方向改变 演示 在平缓的海滩上会
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