高中物理 2.3惠更斯原理及其应用同步素材 粤教版选修3-4

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1、2.3惠更斯原理及其应用（一）波面和波线　　1．波面：同相位的各点组成的面　　波前：离波源最远的波面　　2．波线：与波面垂直代表波的传播方向的线　　3．平面波：波面是平面的波（如图1）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　球面波：波面是球面的波（如图2）　　　　　　　　　　　　　　　（二）惠更斯原理　　1．介质在任一波面上的各点总可以看做发射子波的波源，其后任意时刻这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面，这就是惠更斯原理。　　2．时刻与时刻的波面与波线（如图3图4）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3　　　　　　　　　　　　图4　　以O为球心的

2、球面波在时刻t的波面为，按照惠更斯原理，上的每个点都是子波的波源，在时间后各子波的波面如图中浅色线所示。假设波在同种介质中传播，波向各个方向传播的速度都相等，那么浅色线圆的半径也都相等。是这些子波波面的包络面，它就是原来球面波的波面在时间后的新位置。可以看出，新的波面仍是一个球面，它与原来球面半径之差为，表示波向前传播了的距离。　　同理惠更斯原理还能够解释平面波的传播。（三）波的衍射　　平面波到达挡板上的狭缝AB，波面上的每一点都可以看作子波的波源，位于狭缝的点也是子波的波源。因此，波自然可以到达挡板后的位置，但惠更斯原理只能解释衍射中波传播方向的变化，不能解释波的强度，所

3、以无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小关系。之后菲涅尔补充了子波的相位和振幅的定量表达式，并增加了“次波相干叠加”的原理，称为“惠更斯—菲涅尔原理”才能较全面的解释衍射现象。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图5（四）波的反射　　如图为一列平面波传播到两种介质表面时发生反射，AB是同一波面上的两点，在时间内波面上B点的振动形式传播到点，传播的距离为，而A点作为一个子波波源在时间内振动形式传播的距离也为，传播到的位置为以A为圆心以为半径的圆周上，从做圆的切线切点为,连接和,为时刻的波面，由几何关系可得，,,所以,可以解释光的反射现象

4、。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图6（五）波的折射　　AB是一组平面波某一时刻的波面上的两点，机械波在介质1中的传播速度＞,经过时间后振动形式从B点传播到点，A点振动形式在介质2中传播的距离，子波源A振动形式传播到以A为圆心，以为半径的圆周上，由点做圆的切线，切点为,连接与点可得到波进入介质2后的波线，我们发现进入介质2中波线方向发生偏折，而且波在两种介质中传播速度差距越大，机械波偏折角度越大，因此同一列波在两种介质界面发生偏折时，与波在两种介质中速度的大小差距有关的。