12.6惠更斯原理(波的反射和折射)

1、蝙蝠的“眼睛”：18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210万赫兹之间，我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。蝙蝠发出超声波，然后借助物体反射回来的回声，就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。 1 惠更斯原理2一.惠更斯原理引言： 波在各向同性的均匀介质中传播时，波速、波振面形状、波的传播方向等均保持不变。但是，如果波在传播过程中遇到障碍物或传到不同介质的界面时，则波速、波振面形状、以及波的传播方向等都要发生变化，产生反射、折射、衍射、散射等现象。在这种情况下，要通过求解波

2、动方程来预言波的行为就比较复杂了。惠更斯原理提供了一种定性的几何作图方法，在很广泛的范围内解决了波的传播方向等问题。31、水波向四周传开，各个方向上波速一样2、四面八方传播的波峰组成了一个圆，波谷也组成了一个圆，实际上任意振动状态相同的点都组成了一个圆3、我们把这些圆叫做波面4一、波面和波线波面：振动状态相同的质点组成的面。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：箭头表示波的传播方向的线（类比电场线）波面波线波面波线波面和波线的关系：垂直 （类似电场线与等势面的关系）5二 、惠更斯原理 内容：介质

3、中任一波面上的各点，都可看作发射子波的波源，其后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面（拿布去包裹形成的面）是新的波面 克里斯蒂安惠更斯 (Christian Huygens，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。 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

4、播方向。6球面波波源.平面波.传播方向t + t 波面t 波面传播方向t 波面t + t 波面utut7.t 时刻的波面t+t时刻的波面子波波源tv 用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面8确定下一时刻球面波的波面.子波波源t+t时刻的波面t 时刻的波面tv9入射波的波面反射波的波面入射波的波线反射波的波线波的反射定律： 当波传到两种介质交界面发生反射时（1）入射线、法线、反射线在同一平面内；（2）入射线与反射线分居法线两侧；（3）反射角等于入射角；（4）反射波的波长、频率、波速与入射波相同。三、用惠更斯原理解释波的反射现象10111. 折射现象：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波的

5、传播方向发生偏折的现象。2. 发生折射的原因：不同介质中波的传播速度不同。CAiiBDrr入射波的波面折射波的波面三、用惠更斯原理解释波的折射现象123. 折射定律：（1）入射线、法线、折射线在同一平面内；（2）入射线与折射线分居法线两侧；（3）入射角正弦与折射角正弦之比等于波在第一种介质中传播速度与在第二种介质中传播速度之比。（4）在折射中，频率不变，波速和波长都会发生改变。 只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数，叫做第二种介质对第一种介质的折射率，用n12表示。13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 .知某一时刻波前，可用几何方法决定下一时刻波

6、前；. 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：14雷达和隐形飞机：雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，因此整个隐形飞机F117飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。 15B超 人体各个内脏的表面对超声波的反射能力是不同的，健康内脏和病变内脏的反射能力也不一样平常说的“B超”就是根据内脏反射的超声波进行造影，帮助医生分析体内的病变的。 “B超”是亮度调制型超声诊断仪的简称。由于能在荧光屏上显示出断