§12-5惠更斯原理資料

1、太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院12-5 惠更斯原理惠更斯原理 平面簡(jiǎn)諧波只是理想模型，大多數(shù)情況下很平面簡(jiǎn)諧波只是理想模型，大多數(shù)情況下很難寫出波動(dòng)方程的，如何解決波的傳播問(wèn)題呢？難寫出波動(dòng)方程的，如何解決波的傳播問(wèn)題呢？物理上通常采用物理上通常采用定性定性和和半定量半定量的方法。的方法。 惠更斯原理就是非常成功的定性和半定量惠更斯原理就是非常成功的定性和半定量方法。方法。 1678年惠更斯提出：簡(jiǎn)潔的作圖法定性解決年惠更斯提出：簡(jiǎn)潔的作圖法定性解決了波的傳播問(wèn)題，稱了波的傳播問(wèn)題，稱惠更斯原理?；莞乖?。波動(dòng)方程波動(dòng)方程和和惠更斯原理惠更斯原理同等重要同等重要

2、, ,相互補(bǔ)充相互補(bǔ)充. .太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院 媒媒質(zhì)中波動(dòng)傳播到的各點(diǎn)都可以看作是發(fā)射子質(zhì)中波動(dòng)傳播到的各點(diǎn)都可以看作是發(fā)射子波的波源，而在其后的任意時(shí)刻，這些子波的包絡(luò)波的波源，而在其后的任意時(shí)刻，這些子波的包絡(luò)就是新的波前就是新的波前. .一、惠更斯原理一、惠更斯原理平平面面波波利用利用惠更斯原理可以惠更斯原理可以由由t時(shí)刻波陣面畫出時(shí)刻波陣面畫出t+t時(shí)刻時(shí)刻的波陣面。的波陣面。球球面面波波太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院二二 波的衍射波的衍射 波傳播過(guò)程中當(dāng)遇到障礙物時(shí)，能繞過(guò)障礙物波傳播過(guò)程中當(dāng)遇到障礙物時(shí)，能繞

3、過(guò)障礙物的邊緣而傳播的現(xiàn)象稱作的邊緣而傳播的現(xiàn)象稱作波的衍射。波的衍射。 一切波動(dòng)都具有衍射現(xiàn)象，衍射現(xiàn)象是否明顯，一切波動(dòng)都具有衍射現(xiàn)象，衍射現(xiàn)象是否明顯，決定著波長(zhǎng)與障礙物線度比值的大小。決定著波長(zhǎng)與障礙物線度比值的大小。太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院N界面界面三、波的反射和折射三、波的反射和折射R R界面界面IiiL用惠更斯原理證明用惠更斯原理證明. .2 2） 1 1）反射線、入射線和界面反射線、入射線和界面的法線在同一平面內(nèi)；的法線在同一平面內(nèi)； ii 反射定律反射定律i i i A1A2A3B2B3B1NNAId時(shí)刻時(shí)刻 tB2B3B1NNAIB32d

4、d3dLiii 時(shí)刻時(shí)刻 t+t太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院 波的折射波的折射時(shí)刻時(shí)刻 ti i i A1A2A3B2B3B1NNAId 用惠更斯原理證明用惠更斯原理證明. .1 1）折射線、入射線和界折射線、入射線和界面的法線在同一平面內(nèi)；面的法線在同一平面內(nèi)；21sinsinuuri 2 2） N界面界面R RN界面界面I IiirL時(shí)刻時(shí)刻 t+t+t tB2B3B1NNAIrrBRr太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院i i i A1A2A3B2B3B1NNAId時(shí)刻時(shí)刻 t時(shí)刻時(shí)刻 t+ttuBA133tuAB2B2B3B1NN

5、AIrrBRriABA33rABB32133sinsinuuABBAri所以所以太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院1 1）遇到）遇到障礙物障礙物可得到衍射波的波陣面?？傻玫窖苌洳ǖ牟嚸?。2 2）推導(dǎo)）推導(dǎo)反射反射定律和定律和折射折射定律。定律?；莞乖碛猛净莞乖碛猛?惠更斯原理在相當(dāng)廣泛的范圍內(nèi)解決了波的惠更斯原理在相當(dāng)廣泛的范圍內(nèi)解決了波的傳播方向的問(wèn)題。傳播方向的問(wèn)題。四、入射波和折射波、反射波的相位關(guān)系四、入射波和折射波、反射波的相位關(guān)系波密媒質(zhì)波密媒質(zhì)：特性阻抗：特性阻抗 u u相對(duì)較大相對(duì)較大. .波疏媒質(zhì)波疏媒質(zhì)：特性阻抗：特性阻抗 u u相對(duì)較小

6、相對(duì)較小. .介質(zhì)的密度介質(zhì)的密度 與波速與波速u的乘積的乘積u稱為稱為特性阻抗特性阻抗. .太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院 在兩種介質(zhì)的分界面處在兩種介質(zhì)的分界面處, ,入射波與透射波引起入射波與透射波引起的兩振動(dòng)相位相同，的兩振動(dòng)相位相同，沒(méi)有相位變化沒(méi)有相位變化. .1.1.透射波透射波2.2.反射波反射波 當(dāng)波從波疏介質(zhì)入射到波密介質(zhì)，入射波與反射當(dāng)波從波疏介質(zhì)入射到波密介質(zhì)，入射波與反射波在界面處的相位相反波在界面處的相位相反, , 即反射波在分界處產(chǎn)生即反射波在分界處產(chǎn)生的的相位躍變，相當(dāng)于出現(xiàn)了半個(gè)波長(zhǎng)的波程差，稱相位躍變，相當(dāng)于出現(xiàn)了半個(gè)波長(zhǎng)的波程差，稱半波半波損失損失. . 當(dāng)波從波密介質(zhì)入射到波疏介質(zhì)，入射波與反射當(dāng)波從波密介質(zhì)入射到波疏介質(zhì)，入射波與反射波在界面處的相位相同，即反射波在分界處波在界面處的相位相同，即反射波在分界處無(wú)半波無(wú)半波損失損失. .太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院