高二物理惠更斯原理课件

第四节惠更斯原理波的衍射和干涉克里斯蒂安·惠更斯惠更斯：(ChristianHuygens，

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。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。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②.知某一时刻波前，可用几何方法决定下一时刻波前；①.

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：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u

tu

t二.波的衍射现象

波在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播.波的衍射解释

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。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。★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)

当同一质元同时参与两个或两个以上的振动时，该质点的振动是所有分振动的合振动。当介质中有两列或两列以上的波动时，介质中任一质元运动情况如何？

当介质中有两列或两列以上的波动时，介质中任一质元也将同时参与两个或两个以上的振动。现在讨论其规律，也就是波的合成。前言三.波的干涉1.波的独立作用原理——几列波在传播时，无论是否相遇，都将保持各自原有特性（频率、波长、振幅、振动方向）不变，互不干扰地各自独立传播。2.波的叠加原理——在相遇区域内任一点的振动,为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和。(一)波的叠加原理

1、干涉现象——两列波相遇区域内振动在空间上出现稳定的周期性的强弱分布的现象。1)频率相同；2)振动方向相同；3)同相或相位差恒定。

满足上述三条件的波称为相干波，其波源称为相干波源。2、相干波条件(二)波的干涉现象加强减弱3、干涉条纹出现的条件设

产生简谐波的两波源S1、S2的振动方程为：两列波在波场中P点引起的振动为：由简谐振动的合成规律：P点的振动仍为简谐振动。其振幅和初相位为：两列相干波在空间叠加时，对于空间不同的点，合振动的振幅A不同，并且A不随时间变化，——合振幅形成稳定的分布。有些点处振动始终被加强（相长干涉）、有些点处始终被减弱（相消干涉），得到稳定的干涉图样，称为干涉现象。定值讨论

1)

合振动的振幅（波的强度）在空间各点的分布随位置而变，但是稳定的.其他振动始终加强振动始终减弱2)波程差若

则振动始终减弱振动始终加强其他3)讨论两波源的振动的振幅相近或相等时干涉现象明显.例如图所示，A、B两点为同一介质中两相干波源.其振幅皆为5cm，频率皆为100Hz，但当点A为波峰时，点B适为波谷.设波速为10m/s，试写出由A、B发出的两列波传到点P

时干涉的结果.解15m20mABP