12.6惠更斯原理(波的反射和折射)

1、蝙蝠的“眼睛”：18世紀(jì)，意大利教士兼生物學(xué)家斯帕蘭扎尼研究蝙蝠在夜間活動時，發(fā)現(xiàn)蝙蝠是靠高頻率的尖叫來確定障礙物的位置的。這種尖叫聲在每秒210萬赫茲之間，我們的耳朵對這樣頻率范圍內(nèi)的聲波是聽不到的。這樣的聲波稱為超聲波。蝙蝠發(fā)出超聲波，然后借助物體反射回來的回聲，就能判斷出所接近的物體的大小、形狀和運動方式。 1 惠更斯原理2一.惠更斯原理引言： 波在各向同性的均勻介質(zhì)中傳播時，波速、波振面形狀、波的傳播方向等均保持不變。但是，如果波在傳播過程中遇到障礙物或傳到不同介質(zhì)的界面時，則波速、波振面形狀、以及波的傳播方向等都要發(fā)生變化，產(chǎn)生反射、折射、衍射、散射等現(xiàn)象。在這種情況下，要通過求解波

2、動方程來預(yù)言波的行為就比較復(fù)雜了?；莞乖硖峁┝艘环N定性的幾何作圖方法，在很廣泛的范圍內(nèi)解決了波的傳播方向等問題。31、水波向四周傳開，各個方向上波速一樣2、四面八方傳播的波峰組成了一個圓，波谷也組成了一個圓，實際上任意振動狀態(tài)相同的點都組成了一個圓3、我們把這些圓叫做波面4一、波面和波線波面：振動狀態(tài)相同的質(zhì)點組成的面。水波的波面是一個個圓；空間一點發(fā)出的球面波，波面是以波源為球心的一個個球面；對于平行光（光也是一種波）波面是平面 (類比等勢面）。 波線：箭頭表示波的傳播方向的線（類比電場線）波面波線波面波線波面和波線的關(guān)系：垂直 （類似電場線與等勢面的關(guān)系）5二 、惠更斯原理 內(nèi)容：介質(zhì)

3、中任一波面上的各點，都可看作發(fā)射子波的波源，其后任意時刻,這些子波在波前進方向的包絡(luò)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)荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家。1629年出生于海牙。1655年獲得法學(xué)博士學(xué)位。1663年成為倫敦皇家學(xué)會的第一位外國會員?？死锼沟侔不莞故桥c牛頓同一時代的科學(xué)家，是歷史上最著名的物理學(xué)家之一，他對力學(xué)和光學(xué)的研究都有杰出的貢獻，在數(shù)學(xué)和天文學(xué)方面也有卓越的成就，是近代自然科學(xué)的一位重要開拓者。 作用 ：由已知的波面通過幾何作圖方法確定下一時刻平面波、球面波等的波面，根據(jù)兩者垂直關(guān)系，從而確定波的傳

4、播方向。6球面波波源.平面波.傳播方向t + t 波面t 波面?zhèn)鞑シ较騮 波面t + t 波面utut7.t 時刻的波面t+t時刻的波面子波波源tv 用惠更斯原理確定下一時刻平面波的波面8確定下一時刻球面波的波面.子波波源t+t時刻的波面t 時刻的波面tv9入射波的波面反射波的波面入射波的波線反射波的波線波的反射定律： 當(dāng)波傳到兩種介質(zhì)交界面發(fā)生反射時（1）入射線、法線、反射線在同一平面內(nèi)；（2）入射線與反射線分居法線兩側(cè)；（3）反射角等于入射角；（4）反射波的波長、頻率、波速與入射波相同。三、用惠更斯原理解釋波的反射現(xiàn)象10111. 折射現(xiàn)象：波在傳播過程中，從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，波的

5、傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象。2. 發(fā)生折射的原因：不同介質(zhì)中波的傳播速度不同。CAiiBDrr入射波的波面折射波的波面三、用惠更斯原理解釋波的折射現(xiàn)象123. 折射定律：（1）入射線、法線、折射線在同一平面內(nèi)；（2）入射線與折射線分居法線兩側(cè)；（3）入射角正弦與折射角正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中傳播速度與在第二種介質(zhì)中傳播速度之比。（4）在折射中，頻率不變，波速和波長都會發(fā)生改變。 只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)而與入射角度無關(guān)的常數(shù)，叫做第二種介質(zhì)對第一種介質(zhì)的折射率，用n12表示。13原理的依據(jù)： 波動在介質(zhì)中是逐點傳播的 各質(zhì)點作與波源完全相同的振動說明 .知某一時刻波前，可用幾何方法決定下一時刻波

6、前；. 該原理對非均勻媒質(zhì)也成立，只是波前的形狀和傳播方 向可能發(fā)生變化。(1) 行進中的波面上任意一點都可看作是新的子波源；(2) 所有子波源各自向外發(fā)出許多子波；(3) 各個子波所形成的包絡(luò)面，就是原波面在一定時間內(nèi)所傳 播到的新波面?；莞乖恚?4雷達和隱形飛機：雷達是利用無線電波發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并測定其位置的設(shè)備。由于無線電波具有恒速、定向傳播的規(guī)律，因此，當(dāng)雷達波碰到飛行目標(biāo)(飛機、導(dǎo)彈）等時，一部分雷達波便會反射回來，根據(jù)反射雷達波的時間和方位便可以計算出飛行目標(biāo)的位置。由于一般飛機的外形比較復(fù)雜，總有許多部分能夠強烈反射雷達波，因此整個隱形飛機F117飛機表面涂以黑色的吸收雷達波的涂料。 15B超 人體各個內(nèi)臟的表面對超聲波的反射能力是不同的，健康內(nèi)臟和病變內(nèi)臟的反射能力也不一樣平常說的“B超”就是根據(jù)內(nèi)臟反射的超聲波進行造影，幫助醫(yī)生分析體內(nèi)的病變的。 “B超”是亮度調(diào)制型超聲診斷儀的簡稱。由于能在熒光屏上顯示出斷