§12-5惠更斯原理.ppt

太原理工大学物理系 太原理工大学物理与光电工程学院 §12-5 惠更斯原理 平面简谐波只是理想模型，大多数情况下很难写出波动方程的，如何解决波的传播问题呢？物理上通常采用定性和半定量的方法。 惠更斯原理就是非常成功的定性和半定量方法。 1678年惠更斯提出：简洁的作图法定性解决了波的传播问题，称惠更斯原理。 波动方程和惠更斯原理同等重要,相互补充. 媒质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前. 一、惠更斯原理 平面波 利用惠更斯原理可以由t时刻波阵面画出t+Δt时刻的波阵面。 球面波 二 波的衍射 波传播过程中当遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘而传播的现象称作波的衍射。 一切波动都具有衍射现象，衍射现象是否明显，决定着波长与障碍物线度比值的大小。 N 界面 三、波的反射和折射 R 界面 I L 用惠更斯原理证明. 2） 1）反射线、入射线和界面的法线在同一平面内； 反射定律 i i i A1 A2 A3 B2 B3 B1 N N A I d 时刻 t B2 B3 B1 N N A I B L 时刻 t+△t 波的折射 时刻 t i i i A1 A2 A3 B2 B3 B1 N N A I d Ⅰ Ⅱ 用惠更斯原理证明. 1）折射线、入射线和界面的法线在同一平面内； 2） N 界面 R N 界面 I L 时刻 t+△t Ⅰ Ⅱ B2 B3 B1 N N A I B R i i i A1 A2 A3 B2 B3 B1 N N A I d Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 时刻 t 时刻 t+△t B2 B3 B1 N N A I B R 所以 1）遇到障碍物可得到衍射波的波阵面。 2）推导反射定律和折射定律。 惠更斯原理用途 惠更斯原理在相当广泛的范围内解决了波的传播方向的问题。 四、入射波和折射波、反射波的相位关系 波密媒质：特性阻抗?u相对较大. 波疏媒质：特性阻抗?u相对较小. 介质的密度? 与波速u的乘积?u称为特性阻抗. 在两种介质的分界面处,入射波与透射波引起的两振动相位相同，没有相位变化. 1.透射波 2.反射波 当波从波疏介质入射到波密介质，入射波与反射波在界面处的相位相反, 即反射波在分界处产生?的相位跃变，相当于出现了半个波长的波程差，称半波损失. 当波从波密介质入射到波疏介质，入射波与反射波在界面处的相位相同，即反射波在分界处无半波损失. 波密介质 较大 波疏介质 较小 有半波损失 波密介质 较大 波疏介质 较小 无半波损失 太原理工大学物理系 太原理工大学物理与光电工程学院