4惠更斯原理波衍射反射折射
惠更斯原理可以说明波的衍射现象
惠更斯原理可以说明波的衍射现象
1弗里德曼-赫伯特-惠更斯原理介绍
弗里德曼-赫伯特-惠更斯(Friedmann-Herbert-Huygens)原理是描述波、振动、传播等自由空间中的现象并产生具有哲学意义的一种物理学原理。
它把波描述为传播的小尺寸的圆形或椭圆形的包含着有限的能量的圆波，它们在自由空间中向各个方向传播。
这样就渐渐产生了空间中分布的波，这便是波的扩散或衍射。
2弗里德曼-赫伯特-惠更斯原理的定义
弗里德曼-赫伯特-惠更斯原理可定义为：在每个点，波源发射出的波在任意方向上都能同时传播，前面传播的不受后面新传播的波方向的影响，从而形成扩散或者说发散的波。
3弗里德曼-赫伯特-惠更斯原理的运用
弗里德曼-赫伯特-惠更斯原理可以用来解释一些物理现象，如声波的扩散现象。
当声波源发射出声波时，声波在扩散向它周围的自由空间中，就同时发散投射出去，这与弗里德曼-赫伯特-惠更斯原理是一致的。
此外，同样可以用弗里德曼-赫伯特-惠更斯原理来解释光波的衍射，即当光源发出光线时，光线是同时投射沿着入射面上各个方向，就会发生衍射现象，而这种衍射现象也是由弗里德曼-赫伯特-惠更斯原理得出的结果。
4结论
从上面可以看出，弗里德曼-赫伯特-惠更斯原理不仅可以用来解释声音的扩散现象，还可以用来解释光波的衍射现象，从而帮助我们了解自由空间中的波的传播行为。
同时，也可以作为物理学上一种比较重要的原理，用于研究波的传播、振动及其他相关现象。
总之，弗里德曼-赫伯特-惠更斯原理给我们带来了诸多具有指导意义的理论，在物理学上有其深奥而重要的意义。
6-4 惠更斯原理和波的应用
6 – 4 惠更斯原理和波的应用 波的应用（简介） 三 波的应用（简介） 音响技术：音乐的空间感、环绕感，音乐厅设计. 音响技术：音乐的空间感、环绕感，音乐厅设计 超声技术: 超声诊断、无创治疗. 超声技术 超声诊断、无创治疗 通信技术: 卫星通信、光纤通信、网络世界. 通信技术 卫星通信、光纤通信、网络世界 1. 驻波
第六章 机械波
6 – 4 惠更斯原理和波的应用
物理学教程 第二版） （第二版）
驻 波 的 形 成
第六章 机械波
6 – 4 惠更斯原理和波的应用 2. 声强级 超声波和次声波
物理学教程 第二版） （第二版）
在弹性介质中传播的机械纵波，一般统称为声波 在弹性介质中传播的机械纵波，一般统称为声波. 可闻声波 可闻声波 20 ~ 20000 Hz 次声波 低于20 低于 Hz 超声波 高于20000 Hz 高于 声强： 声强： 声波的能流 密度. 密度
波衍射1.swf
第六章 机械波
6 – 4 惠更斯原理和波的应用 利用惠更斯原理可解释波的衍射。 利用惠更斯原理可解释波的衍射。 波在传播过程中，遇到障 波在传播过程中， 碍物时其传播方向发生改变， 碍物时其传播方向发生改变， 绕过障碍物的边缘继续传播。 绕过障碍物的边缘继续传播。 波达到狭缝处， 波达到狭缝处，缝上各点都可 看作子波源，作出子波包络， 看作子波源，作出子波包络，得到 新的波前。在缝的边缘处， 新的波前。在缝的边缘处，波的传 播方向发生改变。 播方向发生改变。 此时波阵面不再是平面， 此时波阵面不再是平面，在靠 近边缘处，波阵面进入了阴影区域， 近边缘处，波阵面进入了阴影区域， 表示波已绕过障碍物的边缘处， 表示波已绕过障碍物的边缘处，波 阵面进入了阴影区域， 阵面进入了阴影区域，表示波已绕 过障碍物的边缘传播。 过障碍物的边缘传播。
波的衍射
一、用惠更斯原理解释衍射现象
障碍后 的波面
障碍物后的 阴影部分
障碍后 的波线
. . . . . . . . .
平面波波面
障碍物
平面波
结束 返回
二、惠更斯原理的应用
利用惠更斯原理可解释波的衍射、反射和折射等现象。 1.波的衍射 波在传播过程中，遇到障碍物 时其传播方向发生改变，绕过障碍 物的边缘继续传播的现象。 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。
波的衍射 2、发生明显衍射现象的条件
当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长 相差不多或比波长小时，就能看到明显的衍 射现象。（S障≤λ
波）
注意：一切波都可发生衍射现象（衍射是波特有的现 象）。而要发生明显的衍射现象须满足上述条件，当 不满足上述条件时，衍射现象仍然存在，只不过是衍 射现象不明显，不易被我们观察到 。
波的衍射
波的衍射
在海边，当海浪遇到不太大的岩石时， 海浪波动的传播并不会被岩石完全挡住，在 岩石的背后仍继续传播。
一、波的衍射 现象：水波绕过小孔继续传播．
1. 波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象叫 做波的衍射． 2. 一切波都能发生衍射． 3. 衍射是波特有的现象．
波的衍射
1、定义：波能够绕到障碍物的后面 传播的现象，叫做波的衍(yan)射。
障碍物的小孔成为新的波源
t 时刻
vDt
惠更斯原理
t 时刻波面 t +Dt 时刻波面
· · · · ·
波传播方向
t + Dt t · ·· · · · ·
·
人教版高中物理选修3-4精品课件 第十二章 6 惠更斯原理
宽度约为(
)
A.170 m
B.340 m
C.425 m
D.680 m
解析:右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.5 s,左边
的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=2 s。山谷的宽度
(1 +2 )
d= 2 v=425
答案:C
典例剖析
例题3一列声波在空气中的波长为0.25 m。当该声波传入某种介
质中时,波长变为0.8 m,若空气中的声速是340 m/s。求:
(1)该声波在介质中传播时的频率。
(2)该声波在介质中传播的速度。
【思考问题】 (1)声波在不同介质中传播时,频率一样吗?
(2)波速公式适合于任何介质吗?
提示:(1)当声波从一种介质进入另一种介质时频率不变。
C.水中质点振动频率较高,a是水中声波的波形曲线
D.空气中质点振动频率较高,a是空气中声波的波形曲线
课堂篇探究学习
探究一
探究二
探究三
当堂检测
解析:波的频率取决于波源的振动频率,与介质无关,故同一音叉
发出的声波在水中与在空气中传播时频率相同。但机械波在介质
中传播的速度只取决于介质性质,与波的频率无关,声波在水中传
速不变;而折射波与入射波在不同介质中传播,所以波速变化。
3.据v=λf知,波长λ与v及f有关,即与介质及波源有关。反射波与入
射波在同一介质中传播,频率相同,故波长相同。折射波与入射波
在不同介质中传播,f相同,v不同,故λ不同。
波从一种介质进入另一种介质时频率不变。
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探究三
《惠更斯原理》知识清单
《惠更斯原理》知识清单一、惠更斯原理的基本概念惠更斯原理是由荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯提出的。
它是描述波传播的一种重要原理。
简单来说，惠更斯原理指出：波前上的每一点都可以看作是一个新的波源，这些新的波源发出的子波在其后的时刻相互叠加，就形成了新的波前。
打个比方，如果把波前想象成一片正在向前推进的涟漪，那么涟漪上的每一个点都在产生新的小涟漪，这些小涟漪相互干涉和叠加，就形成了后续的大涟漪。
二、惠更斯原理的具体内容1、波面与波线在理解惠更斯原理之前，我们需要先了解波面和波线的概念。
波面是指同一时刻，介质中振动相位相同的点所组成的面。
而波线则是指与波面垂直且表示波传播方向的线。
2、原理表述惠更斯原理可以表述为：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波面。
这里的“包络面”可以理解为所有子波最前沿的连线。
三、惠更斯原理的应用1、解释波的衍射现象当波遇到障碍物或小孔时，会发生衍射现象。
惠更斯原理可以很好地解释这一现象。
障碍物或小孔边缘的点可以看作新的波源，它们发出的子波相互叠加，使得波能够绕过障碍物或从小孔中穿出，并在障碍物后面的区域形成新的波前。
2、解释波的反射和折射现象在波的反射中，入射波面上的点作为新的波源，其发出的子波在反射界面处相互叠加，形成反射波。
根据惠更斯原理，反射角等于入射角。
在波的折射中，由于不同介质中的波速不同，入射波面上的点作为新的波源，其发出的子波在不同介质中传播速度不同，从而导致折射波的方向发生改变。
四、惠更斯原理的局限性尽管惠更斯原理在解释波的传播现象方面具有重要作用，但它也存在一定的局限性。
它没有考虑波的周期性和波长等因素，对于较为复杂的波现象，如干涉、偏振等，单纯依靠惠更斯原理难以完全准确地解释。
五、与惠更斯原理相关的拓展知识1、菲涅尔原理菲涅尔原理是对惠更斯原理的一种改进和补充。
它考虑了子波的振幅和相位，使得对波的传播和干涉等现象的解释更加精确。
波的特性知识点及练习(干涉、衍射等)
波的特有现象——波的反射、波的折射、波的叠加原理〔独立传播原理〕、波的衍射、波的干预、多普勒效应一.波面和波线、波前波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面．〔振动相位相同的各点组成的曲面。
〕波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线．波前：某一时刻波动所到达最前方的各点所连成的曲面。
二.惠更斯原理荷兰物理学家 惠 更 斯1.惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，而后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面。
2.三、波的特性：波的反射、波的折射、波的叠加原理〔独立传播原理〕、波的衍射、波的干预、多普勒效应〔一〕.波的反射1.波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射．•反射定律：入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。
•入射角〔i 〕和反射角〔i ’〕：入射波的波线与平面法线的夹角i 叫做入射角．反射波的波线与平面法线的夹角i ’ 叫做反射角． · 平面波· · · ·u t 波传播方向•反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同．•波遇到两种介质界面时，总存在反射〔二〕、波的折射1.波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射．2.折射规律：(1).折射角〔r 〕：折射波的波线与两介质界面法线的夹角r 叫做折射角．2.折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比：•当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线.•当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线.•当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例．•在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变．•波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同．由惠更斯原理，A 、B 为同一波面上的两点，A 、B 点会发射子波，经⊿t 后， B 点发射的子波到达界面处D 点， A 点的到达C 点，21sin sin v v r i〔三〕波的叠加原理〔独立传播原理〕在两列波相遇的区域里，每个质点都将参与两列波引起的振动，其位移是两列波分别引起位移的矢量和．相遇后仍保持原来的运动状态．波在相遇区域里，互不干扰，有独立性．两列波叠加时，假设两列波振动方向相同，则振动加强，振幅增大；假设两列波振动方向相反，则振动减弱，振幅减小。
惠更斯原理
THE END
第1章 惠更斯原理
每一个面积元S发射的子波在P点相与r 成反比, 与有关( 越大, S
引起的振幅越小), 与位相有关
dS
2
dE P C r K ()cos( t r 0 )
EP
S
C
K( )
r
cos(
t
2
r
0 )dS
第1章 惠更斯原理
·
ut
球面波
t + t
·······t ········
第1章 惠更斯原理
惠更斯的“子波源”理论成功地解决了几何光学中光的反 射、折射定理。但惠更斯原理是很不完备的，只涉及到了光的 传播问题，并未涉及到光强问题，无法对各种衍射图样中的明 暗条纹及其光强分布进行定量分析。
1816年，法国青年物理学家菲涅 耳，注意到惠更斯原理的弱点，受 杨氏双缝干涉的启发，他在保留惠 更斯“子波”概念的基础上，加进 了“子波相干叠加”的概念，提出 了惠更斯---菲涅耳原理。
由于菲涅耳在物理光学研究中的重大成就，被誉为“物理光学的 缔造者”。1823年菲涅耳当选为法国科学院院士，1825年被选为英国 皇家学会会员。1827年7月14日因肺病医治无效而逝世，年仅39岁。
第1章 惠更斯原理
2、惠更斯--菲涅耳原理
惠更斯--菲涅耳原理：媒质中波动到达的各点都可以看作是
发射子波的波源；从同一波阵面上各点发出的子波都是相干波， 它们在空间某点相遇时，将进行相干叠加而产生干涉现象。
大学物理
University Physics
2019/5/4
1
1、惠更斯（C.Huygens)原理 惠更斯原理：媒质中波动到达的各点都可以看作是发
惠更斯原理简称 原理
惠更斯原理简称原理惠更斯原理是光的传播和反射规律的基本原理之一，它是法国物理学家兼数学家克里斯蒂安·惠更斯在17世纪提出的。
惠更斯原理指出，波在传播过程中，每一个波前上的每一点都可以看作是一个次级波源，从而形成新的次级波，而沿着次级波的传播方向可以得到新的波前。
在光学中，惠更斯原理可以解释许多光的现象，如光的传播、干涉、衍射和反射等。
惠更斯原理的核心在于认识到波传播过程中的每个点都可以发射次级波，这些次级波会沿着传播方向扩散，形成新的波面。
这一原理可以用数学方式描述为：对于光的一个波面上的每一点，以波面上的该点为球心作一个球面，并把这些球面看作是新光源，新的波面将在这些球面相切的位置上形成。
根据惠更斯原理，当平面光波通过一个孔或遇到一个障碍物时，每一个点上的波前可以看作是能向前发射球面波的波源，这些球面波再根据波的传播规律进行扩散。
当遇到一个孔或障碍物时，波的传播会受到阻碍，但是绕过障碍物的波仍然沿着波的传播方向发射出去，形成新的波前。
惠更斯原理可以很好地解释光线的传播和反射。
当光线从一个介质传播到另一个介质时，光线的传播方向会发生偏折，这就是所谓的折射现象。
惠更斯原理可以解释折射现象，它认为入射光线上的每一个点都可以发射波面，这些波面再沿着传播方向发射出去。
当光线从一个介质传播到另一个介质时，波速会发生改变，波前的形状也会发生变化，导致光线的传播方向改变。
惠更斯原理还可以解释光线的反射现象。
当光线从一个介质射向光滑的界面时，根据惠更斯原理，入射光线上的每一个点都可以发射波面，这些波面沿着传播方向发射出去并与界面相交。
由于光滑界面的特殊性质，波面相交后会重新聚焦形成反射光线。
这一现象可以解释为，光线在反射时，重新聚焦形成反射光线是因为波面相交后，反射光线是波在界面上扩散的结果。
总的来说，惠更斯原理给出了波动现象中波的传播和反射规律的简单而准确的描述。
它通过将波面上的每一点看作是次级波源，进一步提供了解释波动现象的数学模型。
惠更斯原理
一.惠更斯原理
引言： 引言： 波在各向同性的均匀介质中传播时，波速、 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， 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 面时，则波速、波振面形状、 都要发生变化，产生反射、折射、衍射、 都要发生变化，产生反射、折射、衍射、散射等现 在这种情况下， 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。 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， 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。 播方向等问题。
(二)波的干涉现象 1、干涉现象——两列波相遇区域内振动在空间上出 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。 稳定的周期性的强弱分布的现象。 2、相干波条件 1) 频率相同； 频率相同； 2) 振动方向相同； 振动方向相同； 3) 同相或相位差恒定。 同相或相位差恒定。 满足上述三条件的波称为相干波， 满足上述三条件的波称为相干波，其波源称为 相干波源。 相干波源。
惠更斯原理：
(1) 行进中的波面上任意一点都可看作是新的子波源； 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； 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 各个子波所形成的包络面， 播到的新波面。 播到的新波面。
原理的依据：
★ 波动在介质中是逐点传播的 波动在介质中是逐点 逐点传播的 ★ 各质点作与波源完全相同的振动
说明 该原理对非均匀媒质也成立， 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。 向可能发生变化。 ② .知某一时刻波前，可用几何方法决定下一时刻波前； 知某一时刻波前，可用几何方法决定下一时刻波前；
什么是惠更斯原理
什么是惠更斯原理
惠更斯原理是光学中的一个重要概念，它描述了光的传播规律，对于理解光的行为和光学现象具有重要意义。
惠更斯原理最早由法
国物理学家惠更斯在17世纪提出，经过后人的不断完善和发展，已
经成为光学理论的重要组成部分。
惠更斯原理的核心思想是，每一个波前上的每一点都可以作为
次波源，它们发出的次波是球面波，而在下一个时刻的波前上，这
些次波的叠加就构成了新的波前。
这一思想可以很好地解释光的传
播和衍射现象。
首先，惠更斯原理可以解释光的直线传播。
当光线在均匀介质
中传播时，根据惠更斯原理，每一个波前上的每一点都可以看作是
次波源，它们发出的次波是球面波。
这些次波在下一个时刻叠加在
一起，形成新的波前，这样光就呈现出直线传播的特性。
其次，惠更斯原理还可以解释光的衍射现象。
当光线遇到障碍
物或通过狭缝时，根据惠更斯原理，障碍物或狭缝上的每一点都可
以看作是次波源，它们发出的次波是球面波。
这些次波在后续波前
上叠加，形成新的波前，从而产生衍射现象。
此外，惠更斯原理还可以解释光的反射和折射现象。
在光线遇
到界面时，根据惠更斯原理，界面上的每一点都可以看作是次波源，它们发出的次波是球面波。
这些次波在下一个时刻叠加在一起，形
成新的波前，从而产生反射和折射现象。
总的来说，惠更斯原理是光学中一个非常重要的原理，它可以
很好地解释光的传播规律和各种光学现象。
通过对惠更斯原理的深
入理解，我们可以更好地理解光的行为，为光学技术的发展提供理
论基础。
希望本文对惠更斯原理有所帮助，谢谢阅读。