普通物理学 §11-7 惠更斯原理 波的衍射反射与折射.ppt

子波包迹 所谓的子波包迹是指与所有子波的波前相切的公切面。 根据惠更斯原理，只要知道某一个时刻的波阵面就可以用几何作图法确定下一个时刻的波阵面，因此它在相当程度上解决了波的传播方向问题。 有时，两人隔着墙壁谈话。也能各自听到对方的声音，为什么？这是由于声波的衍射造成的。 用惠更斯原理解释折射定律 i u u Δ Δ t 1 2 t r n n 1 2 sin sin i r = C B A D CB AB AD AB = u u Δ Δ 1 1 2 = u 2 u i r t t u Δ t 1 2 用惠更斯原理解释折射定律 i u u Δ Δ t 1 2 t r n n 1 2 sin sin i r = C B A D CB AB AD AB = u u Δ Δ 1 1 2 2 = u 2 u = n n 1 i r t t u Δ t 1 2 用惠更斯原理解释折射定律 i u u Δ Δ t 1 2 t r n n 1 2 sin sin i r = C B A D CB AB AD AB = u u Δ Δ 1 1 2 2 = u 2 u = = n n 1 n 1 2 i r t t u Δ t 1 2 4. 反射波、透射波的强度和相位 平面简谐波垂直入射到两种介质的交界面上, 设界面处x=0，并设入射波在x=0处的振动初相位为零。入射波、反射波和透射波的表达式为： 入射波 反射波 透射波 和? 2分别为x=0处反射波、透射波的振动相 对入射波振动的相位差。 入射波 反射波 透射波 介质1 介质2 将入射波、反射波和透射波的表达式以指数形式给出： x=0 处边界条件： 振动位移连续： 应力连续： 结合 上述等式的等号右方是实数,导致 和 也应为实数。 当 ， 当 ， 半波损失 强度反射系数：反射波强度与入射波强度之比。 （能量守恒） 5. 电磁波的反射和折射 介质1(n1) 介质2(n2) 电场矢量平行于入射面的情形： 幅度反射系数 幅度透射系数 介质1(n1) 介质2(n2) 电场矢量垂直于入射面的情形： 当电磁波垂直入射时，存在 幅度反射系数 强度反射系数 * 上一节内容回顾 波的能量: 势能=动能 总机械能 体积元在平衡位置时，动能、势能和总机械能均最大. 体积元的位移最大时，三者均为零. 能量密度：单位体积介质中的波动能量. 平均能量密度：能量密度在一个周期内的平均值. 波的能流和能流密度 能流：单位时间内垂直通过某一面积的能量. 平均能流： 能流密度 ( 波的强度 ) : 通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流. udt S 电磁波 1. 横波 4. E和H量值成比例 2. 偏振性 3. E和H同相位 5. 电磁波的传播速度为 电场和磁场的能量体密度分别为 电磁场的总能量体密度： 电磁波所携带的电磁能量，称为辐射能。单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的辐射能,称为能流密度或辐射强度。 辐射强度矢量S 称为坡印廷矢量。 惠更斯原理 1. 惠更斯原理 波在弹性介质中运动时,任一点P 的振动,将会引起邻近质点的振动。就此特征而言，振动着的 P 点与波源相比，除了在时间上有延迟外，并无其他区别。因此，P 可视为一个新的波源。1678年，惠更斯总结出了以其名字命名的惠更斯原理： 介质中任一波面上的各点，都可看成是产生球面子波的波源；在其后的任一时刻，这些子波的包络面（包迹）构成新的波面 惠更斯 §11-7 惠更斯原理 波的衍射反射和折射 t +?t 时刻波面 · 平面波 · · · · u?t 波传播方向 t 时刻波面 球面波 · · · · · · · · · · · · · · t t + ?t 惠更斯原理 t 时刻波阵面 t 时刻波阵面 t+ Δ u Δ t t t 时刻波阵面 t+ Δ u Δ t t t 时刻波阵面 t 时刻波阵面 t+ Δ u Δ t t t 时刻波阵面 t 时刻波阵面 t+ t Δ u Δ t Δ u t t+ Δ t t 时刻波阵面 t 时刻波阵面 2. 波的衍射 波的衍射是指波在传播过程中遇到障碍物时，其传播方向发生改变，能绕过障碍物的边缘继续前进的现象。 波在窄缝的衍射效应 衍射是波动的共同特征 3. 波的反射和折射 反射与折射也是波的特征，当波传播到两种介质的分界面时，波的一部分在界面返