高中物理_选修3-4_惠更斯原理_课件课件

1、 18 18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕世纪，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。是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。这种尖叫声在每秒这种尖叫声在每秒2 2万到万到1010万赫兹之间，我万赫兹之间，我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不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，然后借助物体超声波，然后借助物体反射回来的回声反射回来的回声，就能判断出所接近的物体的大小、形状和就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。运

2、动方式。蝙蝠的蝙蝠的“眼睛眼睛”隐形飞机隐形飞机F117F117雷达确定目标雷达确定目标示意图示意图 雷达雷达是利用无线电波发现是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。目标，并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标碰到飞行目标( (飞机、导弹）等飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回时，一部分雷达波便会反射回来，根据来，根据反射反射雷达波的时间和雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的方位便可以计算出飞行目标的位置。位置。 由于一般飞机的外形比较复由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强

3、烈杂，总有许多部分能够强烈反射反射雷达波，因此整个飞机表面涂以雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。黑色的吸收雷达波的涂料。3第六节第六节 惠更斯原理惠更斯原理45 由波源发出的，指向波的传播由波源发出的，指向波的传播方向的射线为波线。方向的射线为波线。 振动相位相同的各点组成振动相位相同的各点组成的曲面。的曲面。 某一时刻波动所达到最前方的各点某一时刻波动所达到最前方的各点所连成的曲面。所连成的曲面。平面波平面波球面波球面波61. .介质中波动传播到的各点，都可看成发介质中波动传播到的各点，都可看成发射球面子波的子波源（点波源）。射球面子波的子波源（点波源）。2. .以后的任意

4、时刻这些子波的包络面就是以后的任意时刻这些子波的包络面就是新的波前。新的波前。平面波平面波t+t+ t t时刻波面时刻波面u u t t波传播方向波传播方向t t 时刻波面时刻波面球面波球面波t+ t+ t t7 衍射：波在传播过衍射：波在传播过程中，遇到障碍物时其程中，遇到障碍物时其传播方向发生改变，绕传播方向发生改变，绕过障碍物的边缘继续传过障碍物的边缘继续传播。播。 利用惠更斯原理可解释波的衍射、反利用惠更斯原理可解释波的衍射、反射和折射。射和折射。 波达到狭缝处，缝上各点都可看作子波源，作出波达到狭缝处，缝上各点都可看作子波源，作出子波包络，得到新的波前。在缝的边缘处，波的传播子波包络

5、，得到新的波前。在缝的边缘处，波的传播方向发生改变。方向发生改变。8当狭缝缩小，与波长相当狭缝缩小，与波长相近时，衍射效果显著。近时，衍射效果显著。衍射现象是波动特征衍射现象是波动特征之一。之一。水波通过狭缝后的衍射水波通过狭缝后的衍射图象。图象。惠更斯原理可以解释惠更斯原理可以解释衍衍射现象，射现象，但不能计算波但不能计算波的强度分布。的强度分布。910 当波传播到两种当波传播到两种介质的分界面时，一介质的分界面时，一部分反射形成反射波，部分反射形成反射波，另一部分进入介质形另一部分进入介质形成折射波。成折射波。iir. .入射线、反射线和界面的法线在同一平入射线、反射线和界面的法线在同一平

6、面上；面上；11iirii. .反射角等于入射角。反射角等于入射角。. .入射线、折射线和界入射线、折射线和界面的法线在同一平面上；面的法线在同一平面上；. .21sinsinuuri2121n1u1n2n2u12（证明略）（证明略）- -斯涅耳定律斯涅耳定律12 由惠更斯原理，由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两为同一波面上的两点，点，A、B点达到界点达到界面发射子波，面发射子波，irABCDitu 2rtu 1经经t后，后， B点发射的点发射的子波到达界面处子波到达界面处D点，点， A点的到达点的到达C点，点，ADBDisinADtu 113irABCDitu 2rtu 1ADACrsinADtu 2ADBDisinADtu 121sinsinuuriTT/212121n证毕证毕1421sinsinuuri2121n当入射线是光时，上式改写成当入射线是光时，上式改写成ruciucsinsin21令：令：2211ucnucn21121221/sinsinnnnucucuuri15. .若若 u1 u2 时，时， i r，波从波疏媒质进波从波疏媒质进入波密媒质，入波密媒质，折射线靠近法线折射线靠近法线。若若 u1 u2 时，时，i r，波从波密媒质进入波从波密媒质进入波疏媒质，波疏媒质，折射线偏离法线折射线偏离法线。. .波进入介质后波进入介质后频率不变频率不