原理波衍射反射和折射

第四節(jié)

惠更斯原理波的衍射反射和折射一、波動中的幾個(gè)概念1.波線1.波線波的傳播方向?yàn)椴ň€。2.波面2.波面振動相位相同的各點(diǎn)組成的曲面。3.波前3.波前某一時(shí)刻波動所達(dá)到最前方的各點(diǎn)所連成的曲面。波線平面波球面波波前波面波線波面波前§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/一.幾個(gè)概念二、惠更斯原理介質(zhì)中波動到的各點(diǎn)，都可看成發(fā)射子波的子波源（點(diǎn)波源）。任意時(shí)刻這些子波的包絡(luò)面就是新的波前。uDt平面波t+Dt時(shí)刻波面波傳播方向t

時(shí)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?？死锼沟侔病せ莞梗–hristianHuygens1629-1695）是與牛頓同一時(shí)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)的發(fā)展和光學(xué)的研究都有杰出的貢獻(xiàn)，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。三、波的衍射利用惠更斯原理可解釋波的衍射、反射和折射。波在傳播過程中，遇到障礙物時(shí)其傳播方向發(fā)生改變，繞過障礙物的邊緣繼續(xù)傳播。波達(dá)到狹縫處，縫上各點(diǎn)都可看作子波源，作出子波包絡(luò)，得到新的波前。在縫的邊緣處，波的傳播方向發(fā)生改變。§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/三.波的衍射當(dāng)狹縫縮小，與波長相近時(shí)，衍射效果顯著。衍射現(xiàn)象是波動特征之一。水波通過狹縫后的衍射圖象。§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/三.波的衍射播放教學(xué)片CD8波的干涉與衍射§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/三.波的衍射四、波的反射與折射當(dāng)波傳播到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分反射形成反射波，另一部分進(jìn)入介質(zhì)形成折射波。i

i'r1.反射定律1.反射定律①.入射線、反射線和界面的法線在同一平面上；§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.入射線、折射線和界面的法線在同一平面上；②.22sin

r

u

lsin

i

=

u1

=

l121=

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

iu2DtrBu

Dt1由惠更斯原理，

A、B為同一波面上的兩點(diǎn)，A、B點(diǎn)達(dá)到界面發(fā)射子波，經(jīng)Dt后，B點(diǎn)發(fā)射的子波到達(dá)界面處D點(diǎn)，

A點(diǎn)的到達(dá)C點(diǎn)，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證畢§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/四.反射折射3.注意幾點(diǎn)3.注意幾點(diǎn)2

2sin

r

u

lsin

i

=

u1

=

l121=

n①.u1/u2為第二種介質(zhì)相對第一種介質(zhì)的折射率。②.若u1

>u2

時(shí)，i>r，波從波疏媒質(zhì)進(jìn)入波密媒質(zhì)，折射線先靠近法線。若

u1

<

u2

時(shí)，i<r，波從波密媒質(zhì)進(jìn)入波疏