【大学物理(下)】13-4惠更斯原理波的衍射干涉.ppt

第十三章 波动 13-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 物理学 下册 * 发射子波（次级波）的波源（点源）， 就是波在该时刻的新的波面。 的任一时刻， 一. 惠更斯原理（1690） 1. 原理的叙述 媒质中任意波面上的各点， 都可看作是 其后 这些子波面的包络面（包迹） 2. 原理的应用 已知 t 时刻的波面? t+?t 时刻的波面， 从而可进一步给出波的传播方向。 t+?t时刻波面 · · · · · u?t 波传播方向 t 时刻波面 平面波 t + ?t 球面波 例如，均匀各向同性媒质内波的传播： u · · · · · · · · · · · · · · · t ? 二. 波的衍射（wave diffraction） 衍射： 波传播过程中，当遇到障碍物时， 能绕过障碍物边缘而偏离直线传播的现象。 · 入射波 衍射波 障碍物 · · · 入射波 衍射波 障碍物 a 障碍物的线度越大衍射现象 越不明显， 障碍物的线度越小衍射现象越明显。 例如： 相对于波长而言， 水波通过窄缝时的衍射 更容易听到男的还是女的说话的声音？ （声音强度相同的情况下） (1) 反射线、入射线和界面的法线在同一平面内； N 界面 利用惠更斯原理波分析反射和折射 R N 界面 L (2) 反射定律 I 用惠更斯原理证明 i i i A1 A2 A3 B2 B3 B1 N N A I d 时刻 t 时刻 t+△t B2 B3 B1 N N A I B L 波的折射： 用惠更斯作图法导出折射定律 u2?t 媒质1、折射率n1 媒质2、折射率n2 i 法线 B 入射波 A · · E · C u1 u1?t · · F D u2 折射波传播方向 r —— 折射定律 光波 得到 光密介质?光疏介质时，折射角r 入射角 i 。 全反射的一个重要应用是光导纤维（光纤）， i r n1(大) n2(小) i = iC r = 90? n1(大) n2(小) 当入射i 临界角 iC 时，将无折射光 — 全反射。 iC — 临界角 它是现代光通信技术的重要器件。 （仍可辨出不同乐器的音色、旋律） ▲ 红、绿光束空间交叉相遇 （红仍是红、绿仍是绿） （仍能分别接收不同的电台广播） ▲ 听乐队演奏 ▲ 空中无线电波很多 波的叠加原理： 在它们相遇处，质元的位移为各波单独在该处 几列波可以保持各自的特点 （方向、振幅、波长、频率） 同时通过同一媒质， 产生位移的合成。 （亦称波传播的独立性） 现象： 波的叠加性：在相遇区，任一质点的振动为二波单独在该点引起的振动的合成. 一. 波的叠加原理 (superposition principle of waves) 波传播的独立性： 两不同形状的正脉冲 大小形状一样的正负脉冲 ? 频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象. 2 波的干涉 2 波的干涉 ? ? S1 S2 极大 极小 波频率相同，振动方向相同，位相差恒定 例 水波干涉 光波干涉 某些点振动始终加强，另一些点振动始终减弱或完全抵消. (2)干涉现象 满足干涉条件的波称相干波. (1)干涉条件 波源振动 点P 的两个分振动 (3)干涉现象的定量讨论 *