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1、,第十二章：机械波,第6节：惠更斯原理,水面O点有一波源，水波向四周传播。,现象：1水面上形成一列圆形波；2画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰和波谷。,观察现象,O,波面：在任一时刻，介质中任何振动状态相同的质点所构成的面叫做波面。水波的波面是一个个圆；空间一点发出的球面波，波面是以波源为球心的一个个球面；对于平行光（光也是一种波）波面是平面 (类比等势面）。,波线：用来表示波的传播方向的，跟各个波面垂直的线叫做波线（类比电场线）。,波面,波线,一、波面和波线,几种常见的波,一、波面和波线,二、惠更斯原理,克里斯蒂安惠更斯惠更斯： (ChristianHaygen，16291695)荷兰物理学
2、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。,原理的依据：, 波动在介质中是逐点传播的, 各质点作与波源完全相同的振动,说明,知某一时刻波面，可用几何方法决定下一时刻波面。,该原理对非均匀媒质也成立，只是波前的形状和传播方向可能发生变化；,(1) 行进中的波面上任意一点都可看作是新的子波
3、源；,(2) 所有子波源各自向外发出许多子波；,(3) 各个子波所形成的包络面，就是原波面在一定时间内所传 播到的新波面。,惠更斯原理：,二、惠更斯原理,利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何作图方法确定下一时刻的波面，从而确定波的传播方向。例如当波在均匀的各向同性介质中传播时，波面的几何形状总是保持不变的。,二、惠更斯原理,t 时刻的波面,用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面,二、惠更斯原理,水面产生直线波的瞬间波形，波前 AA及波前 BB上各点到波源的距离都相同。,直线前进的平面波，若不遇到任何阻碍，下一时刻的波前形状也会是直线。,二、惠更斯原理,用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面,二、
4、惠更斯原理,作用 ：由已知的波面通过几何作图方法确定下一时刻平面波、球面波等的波面，根据两者垂直关系，从而确定波的传播方向。,二、惠更斯原理,反射波的波线与平面法线的夹角i 叫做反射角。,入射角（i）：,入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角。,反射角（i）：,波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射,三、波的反射,经t后，B点发射的子波到达界面处B点，A点发射的子波到达A点。同种介质，波速不变。,用惠更斯原理解释波的反射,由惠更斯原理，AB为波的一个波面,三、波的反射,入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。,反射定律：,1.反射波的波长、
5、频率、波速都跟入射波相同。,2.波遇到两种介质界面时，总存在反射。,注意：,学科网,三、波的反射,1回声是声波的反射现象,对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播,2夏日的雷声轰鸣不绝,声波在云层界面多次反射,3在空房间里讲话感觉声音响,声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳人耳只能分开相差0.1s以上的声音所以，在房间里听不到回声，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果,生活中反射现象的思考,折射角（r）：,折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角。,波从
6、一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。,四、波的折射,1当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。,2当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。,3当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。,4在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。,波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同,注意：,猜想：波的反射、折射与光遵守同样的规律，那光是波或波是光呢？,四、波的折射,任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面波；在以后的任何时刻，所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。,成功之处,直线传播规律,反射规律,折射现象,较好的解释光的,定性的解释光的干涉、衍射现象,不足之处,不能解释干涉衍射光的振幅变化,不能解释衍射光强的重新分布,小结：,惠更斯原理：,1一列波从一种介质进入另一种介质，下列说法正确的是 （ ） A频率发生变化 B波速发生变化 C波长发生变化 D频率、波速、波长都发生变化,BC,2荷兰物理学家惠更斯1690年提出：_。这被称为惠更斯原理。根据惠更斯原理，只要知道波速和某一时刻的波面，就可以求出下一时刻的波阵面，从而也就知道了_。,波的传播方向,课 堂 练 习,
