2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：惠更斯原理（14張PPT）

1、惠更斯原理 一、惠更斯原理（Huygens principle） 前面討論了波動(dòng)的基本概念，現(xiàn)在討論其傳播方向、與波的傳播特性有關(guān)的現(xiàn)象、原理和規(guī)律。頻率和振幅都有可能改變。由于某些原因，波在傳播中， 惠更斯原理 1678年惠更斯提出簡(jiǎn)潔的作圖法，定性解決了波的傳播方向問(wèn)題，稱(chēng)為惠更斯原理。它在研究波的傳播問(wèn)題中，具有重要作用。例 一平面簡(jiǎn)諧波在彈性媒質(zhì)中傳播，在媒質(zhì)質(zhì)元從最大位移處回到平衡位置的過(guò)程中( )(A)它的勢(shì)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能.(B)它的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢(shì)能.(C)它從相鄰的一段媒質(zhì)質(zhì)元獲得能量，其能量逐漸增加.(D)它把自己的能量傳給相鄰的一段媒質(zhì)質(zhì)元，其能量逐漸減小.答案：(C)思考在相反

2、過(guò)程中，結(jié)果?(D)例.一平面簡(jiǎn)諧波在彈性介質(zhì)中傳播，當(dāng)某質(zhì)元處于負(fù)的最大位移處時(shí)，它的能量有 （A）動(dòng)能為零，勢(shì)能最大（B）動(dòng)能最大，勢(shì)能為零（C）動(dòng)能最大，勢(shì)能最大（D）動(dòng)能為零，勢(shì)能為零答：（D）波場(chǎng)中單位體積內(nèi)波的能量2. 能量密度3. 平均能量密度能量密度在一個(gè)周期內(nèi)的平均值普適能流(瞬時(shí)功率) 2. 平均能流定義式對(duì)細(xì)棒縱諧波udtS1. 能流 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某面積的能量質(zhì)元的能量不斷變化有能量的傳播(流動(dòng)）能流密度(功率密度) 波的強(qiáng)度 1.能流密度 單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)單位面積的能量 即通過(guò)單位面積的能流2.平均能流密度（也稱(chēng)波的強(qiáng)度）任意諧波例 證明球面波的振幅與離開(kāi)其波源的距

3、離成反比。證：介質(zhì)無(wú)吸收，通過(guò)兩個(gè)球面的平均能流相等.球面簡(jiǎn)諧波的表達(dá)式球面波的強(qiáng)度隨距離而衰減，振幅也隨距離而減小.例. 廣播電臺(tái)的平均輻射功率為20kW，輻射能量均勻分布在以電臺(tái)為中心的球面上，則距電臺(tái)10km處電磁波平均輻射強(qiáng)度為 .解：惠更斯原理的基本內(nèi)容： 媒質(zhì)中波動(dòng)傳到的各點(diǎn)，都可看作是發(fā)射子波的波源(點(diǎn)波源)，在其后的任一時(shí)刻，這些子波的包絡(luò)面就是該時(shí)刻的波面。子波概念 波面上任一點(diǎn)都是新的振源，其 所發(fā)出的波叫子波。子波面的包絡(luò)面 - 新波面 t 時(shí)刻各子波波面的公共切面（包絡(luò)面）就是該時(shí)刻的新波面波線t + tt在各向同性介質(zhì)中傳播 根據(jù)惠更斯原理，可用幾何作圖方法，求出下一時(shí)刻的波面。波前波線應(yīng)該指出，惠更斯原理沒(méi)有說(shuō)明子波的強(qiáng)度分布，因而只能解決波動(dòng)傳播方向問(wèn)題。二、惠更斯原理的應(yīng)用 1. 解釋波的衍射現(xiàn)象衍射-偏離原來(lái)直線傳播的方向 所以：衍射是波動(dòng)的判據(jù)平面波經(jīng)小孔衍射成球面波衍射物入射波衍射是否明顯？視衍射物（包括孔、縫）的線度與波長(zhǎng)相比較對(duì)一定波