高中物理 第十二章 机械波 4 波的衍射和干涉 6 惠更斯原理与波的反射和折射素材 新人教选修34

1、2021/8/11 星期三1惠更斯原理 波的反射和折射2021/8/11 星期三2一、波动中的几个概念1.波线波的传播方向为波线。2.波面振动相位相同的各点组成的曲面。3.波前某一时刻波动所达到最前方的各点所连成的曲面。波线平面波球面波波前波面波线波面波前2021/8/11 星期三32021/8/11 星期三4 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.二 惠更斯原理根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波阵面就可以用几何做图法确定下一时刻的波阵面。因此这一原理又就惠更斯作图法，它在很大程度上解决了波的传播方向问题。2021/8/11 星期三

2、5球 面 波平 面 波O2021/8/11 星期三6克里斯蒂安惠更斯惠更斯： (ChristianHaygen，16291695)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（Christian Huygens 1629-1695）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。2021/8/11 星期三7N界面RN界面IL1）反射线、入射线和界面的法线在同一平面内；反射定律四、波的

3、反射与折射 当波传播到两种介质的分界面时，一部分反射形成反射波，另一部分进入介质形成折射波。2） 反射角等于入射角2021/8/11 星期三8i i i A1A2A3B2B3B1NNAId时刻 t用惠更斯原理解释波的反射在时刻t，波阵面与图面的交线AA3到达图示的位置，A点和界面相遇。此后AA3上个点将依次到达界面。设经过相等的时间此波阵面与图面的交线依次与分界面在B1、B2、B3相遇，而在 ，A3点到达B3点。 2021/8/11 星期三9B2B3B1NNAIL时刻 t+t做出此时刻界面上各点发出的子波的包迹。因为波在同一介质中传播，速度不变，所以在 时刻，从A、B1、B2、发出子波的半径分

4、别表示为 d2021/8/11 星期三10这些子波的包迹面也是与图面垂直的平面。它与图面的交线为B3D，而且，DB3=AA3。做垂直于此波阵面的直线，即得反射线。与入射波阵面AA3垂直的线称为入射线。B2B3B1NNAIL时刻 t+tA3D2021/8/11 星期三11结论1）反射线、入射线和界面的法线在同一平面内；2）由于三角形AA3B3 与ADB3相等，所以， 即：反射角等于入射角。2021/8/11 星期三12折射定律1）折射线、入射线和界面的法线在同一平面内；2） N界面RN界面IL时刻 ti i i A1A2A3B2B3B1NNAId2021/8/11 星期三13时刻 t+tB2B3B1NNAIBR由惠更斯原理，A、A3为同一波面上的两点， A、A3点达到界面发射子波，经t后， A3点发射的子波到达界面处B3点，A点的到达B点。用惠更斯原理解释波的折射A32021/8/11 星期三14i i i A1A2A3B2B3B1NNAId时刻 t时刻 t+tB2B3B1NNAIBR所以2021/8