原理波衍射反射和折射

第四节

惠更斯原理波的衍射反射和折射一、波动中的几个概念1.波线1.波线波的传播方向为波线。2.波面2.波面振动相位相同的各点组成的曲面。3.波前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§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/一.几个概念二、惠更斯原理介质中波动到的各点，都可看成发射子波的子波源（点波源）。任意时刻这些子波的包络面就是新的波前。uDt平面波t+Dt时刻波面波传播方向t

时刻波面球面波t+

Dt§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/二.原理克里斯蒂安·惠更斯惠更斯：(ChristianHaygen，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（ChristianHuygens1629-1695）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。三、波的衍射利用惠更斯原理可解释波的衍射、反射和折射。波在传播过程中，遇到障碍物时其传播方向发生改变，绕过障碍物的边缘继续传播。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，波的传播方向发生改变。§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/三.波的衍射当狭缝缩小，与波长相近时，衍射效果显著。衍射现象是波动特征之一。水波通过狭缝后的衍射图象。§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/三.波的衍射播放教学片CD8波的干涉与衍射§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/三.波的衍射四、波的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。i

i'r1.反射定律1.反射定律①.入射线、反射线和界面的法线在同一平面上；§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/四.反射折射i

i'ri'

=

i②.反射角等于入射角。2.折射定律2.折射定律①.入射线、折射线和界面的法线在同一平面上；②.22sin

r

u

lsin

i

=

u1

=

l121=

n1u1n2n2ul1l2（证明略）--斯涅耳定律§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/四.反射折射定理证明定理证明rCDiA

iu2DtrBu

Dt1由惠更斯原理，

A、B为同一波面上的两点，A、B点达到界面发射子波，经Dt后，B点发射的子波到达界面处D点，

A点的到达C点，sin

i

=

BDAD

AD=

u1Dt§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/四.反射折射iArCDiu

Dt2rBu

Dt1sin

r

=

ACAD

AD=

u2Dtsin

i

=

BDAD

AD=

u1Dt2sin

r

usin

i

=

u122l

/

Dt

l=

l1

/

Dt

=

l121=

n证毕§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/四.反射折射3.注意几点3.注意几点2

2sin

r

u

lsin

i

=

u1

=

l121=

n①.u1/u2为第二种介质相对第一种介质的折射率。②.若u1

>u2

时，i>r，波从波疏媒质进入波密媒质，折射线先靠近法线。若

u1

<

u2

时，i<r，波从波密媒质进入波疏