《大学物理》课件 29波的衍射反射和折射

本讲主要内容：一、惠更斯原理二、波的衍射三、波的反射和折射四、声波（略讲自学）五、电磁波（略讲自学）第29讲波的反射折射和衍射一、惠更斯原理

惠更斯原理:在波的传播过程中,波阵面(波前)上的每一点都可看作是发射子波的波源,在其后的任一时刻,这些子波的包迹就成为新的波阵面。以穿过小孔的水面波为例穿过小孔的波与原耒波的形状无关,这说明小孔可以看成是一个新的振源。第29讲波的反射折射和衍射二、波的衍射平面波S1S2r=vta~波动在传播的路程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘前进，这种现象叫波的衍射或波的绕射。

惠更斯原理的基础是几何作图法，它的意义不在于求新的波前，而在于它能解释很多波动现象。S1S2r=vt球面波★如你家在大山后,听广播和看电视哪个更容易?(若广播台、电视台都在山前侧)a~比较两图三、波的反射和折射入射角等于反射角---------波动的反射定律MNBDCAA1A2声波的反射：消音室回音壁

MNBCAD夜晚的声线声源sinui2121sinnur==波动的折射定律声波的弯曲：夏日正午的寂静夜半钟声到客船温度低高声速小大白天的声线声源静区静区声波：波源作频率在20~20000之间的机械振动时，在周围弹性介质中激起的机械波能引起人们的听觉，这一频率范围内的振动称为声振动，由声振动所引起的纵波称为声波。频率低于20Hz的机械波称为次声波；频率高于20000Hz的称为超声波。四、声波声波的产生声压、声强和声强级声压：介质中有声波传播时的压强与无声波传播时的静压强之间的差额。声强：声波的能流密度，亦即单位时间内通过垂直于声波传播方向单位面积的声波能量。描述声波在介质中的强弱声压振幅声强声强级：本来可用声强I/I0的比值作为确定声强I的级别，但是，由于声强的数量级相差悬殊，所以常用对数标度方法来表示：单位（贝尔B)“贝”太大，常采用“分贝”

dB，为贝的1/10某些声源的声强、声强级声源声强（W.m-2)声强级（Db）聚焦超声波109210具破坏作用炮声10120震耳工作环境噪声10-3〈90超过此标准会闹市10-570造成人的生理正常谈话10-560心理损害.电视机伴音10-835~45耳语10-1020人耳最低可闻10-120测定声强标准海洋声学海水对声波非常透明，注定了海洋是声波施展才华的天地。在海洋中声波代替电磁波被用来探测海洋中的物体，传输信息和进行遥测和遥感。多波束探测器用来绘制海图超声波的原理和应用超声波的发现压电效应，磁致伸缩效应当输给石英晶体交变电流时石英就会按交变电流的节奏一伸一缩地振动起来，也就发出了声音。如果交变电流的频率是超声频率，发出的就是超声。居里兄弟发现宝石受压生电应用：1.超声的机械作用超声波不仅能使物质作激烈的受迫机械振动，而且还发现能产生单向力的作用。这些机械作用，在超声波技术中，如超声焊接、钻孔、清洗、除尘等，已有了广泛的应用。超声波的传播特性和应用高频超声波的最明显的传播特性之一就是方向好。因为频率高，波长就短，衍射不显著，射线能做定向的传播。2.超声的空化作用3.家喻户晓的超声五、电磁波根据麦克斯韦电磁场理论,若空间存在变化的电（或磁场）场，变化电场与变化磁场相互激发，不断地交替产生，由近及远以有限的速度在空间传播，形成电磁波。20年后赫兹用实验证实了电磁波的存在.

波动方程：

设变化的电场磁场在无限大均匀绝缘介质（或真空）中传播。波速:波动方程：

电磁波在真空中的波速与光的速度精确一致，这不仅肯定了电磁场理论而且也断定光是电磁波，从而揭示了光的电磁本性。波动方程：

沿x轴正方向传播的平面余弦波特解：由详细推导可知相应的磁场H,E与H同相位且满足ExH0电磁波是横波。1.电磁波是横波。E,H和波的传播方向构成右手螺旋关系3.E与H同步变