惠更斯原理.ppt

、惠更斯原理
2.用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面
t +Δt 时刻
的波面
uΔt
t 时刻
的波面
.
.. . . . ..
.
.. . . . ..
子波波源
（名校课堂）人教版高二物理选修-： 惠更斯 原理PP T-优秀 课件【 标准版 本】
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rB
定量关系：
CB
sin i sin r
=
AB AD
AB
=
v 1Δ t v 2Δ t
=
v1 v2
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4 波的折射规律： 5介质的折射率：
sin i v1
sin r
v2
n12
v1/v2为第二种介质相对第一种介质的折射率。
（二）惠更斯原理（惠更斯作图法）
1内容：介质中任一波面上的各点，都可以看作 是发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波 前进方向的包络面就是新的波面。
2作用： 只要知道某一时刻的波面就可以 用几何做图法确定下一时刻的波面， 确定波的传播方向。
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6 波的折射中，波的频率保持不 变，波长和波速发生变化。
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衍射实验
总结词
衍射实验是验证惠更斯原理的另一种重要实验，通过观察衍射现象，可以进一步 理解波的传播和扩散。
详细描述
在衍射实验中，单色光通过障碍物或狭缝时，产生衍射现象，形成明暗相间的衍 射条纹。通过测量衍射条纹的位置和间距，可以验证惠更斯原理的正确性，即波 的传播遵循等相位面的形成。
光学透镜的焦距测量
波的传递
波的传递方向
波的传递方向是指波的传播方向，与波前传播的方向一致。
波的传递速度
波的传递速度是指波在介质中传播的快慢，取决于介质的性 质和状态。
波的干涉和衍射
波的干涉
当两个或多个波相遇时，它们会相互 叠加，产生干涉现象。干涉的结果可 以是增强（相长干涉）或减弱（相消 干涉），取决于各波的相位关系。
光波导
惠更斯原理在光波导的设计中也有 应用，光波导是一种能够引导光束 传播的介质，广泛应用于光纤通信 等领域。
在声学中的应用
01
02
03
声波传播
惠更斯原理可以解释声波 的传播现象，即声波在遇 到障碍物时绕过障碍物边 缘传播的现象。
声学仪器
根据惠更斯原理，可以设 计出各种声学仪器，如传 声器、扬声器等，用于接 收和产生声波。
05 惠更斯原理的教学策略
CHAPTER
理论教学策略
概念讲解
详细解释惠更斯原理的基 本概念，包括波的传播、 波前、波后的形成等。
公式推导
通过数学公式推导，让学 生理解惠更斯原理的数学 表达和物理意义。
案例分析
提供一些典型案例，让学 生运用惠更斯原理进行分 析，加深理解。
实验教学策略
实验设计
设计一些实验，让学生通过观察实验现象，验证 惠更斯原理。

惠更斯
二、惠更斯原理
1、波面与波线 看书40页，思考： （1）波面：振动相位相同的各点组成的曲面叫做波面 （2）波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直
的线叫做波线 （3）球面波：波面是球面
（4）平面波： 波面是平面
波面 波线
波线 波面
2、惠更斯原理 1690年提出 介质中任意波面上的各点，都可看作发射子波的波
由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点
经t后，B点发射的子波到达界面处D点，A点的到达 C点，
sini = BD = v1t AD AD
AC sinr =
AD
= v2t AD
sini = v1 sinr v2
证毕
i
B v1t
i
D
Ar
v2t C
r
多普勒效应
和惠更斯原理
学 习
Hale Waihona Puke 1、了解多普勒效应及产生的原理
目 2、了解惠更斯原理
标 3、使用惠更斯原理分析反射及衍射现象
：
一、多普勒效应
1、定义由：于波源和观察者之间有相对运动，使观察者 感到频率发生变化的现象。 如需全套课件，qq379475849
注意： 两个频率
波源发出的频率 f1
观察者接收到的频率 f2
2、五种运动情况分析
（1）波源和接收者都不动
则： f1 = f2
（2）接收者向波源靠近
则： f1 < f2 （3）接收者远离波源 则： f1 > f2
（4）波源向接收者靠近 则： f1 < f2
（5）波源向远离接收者 则： f1 > f2
课堂及时练：
1、波源正在移向 A
A．A点 B．B点

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14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年2月28日星期 日2021/2/282021/2/282021/2/28
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年2月2021/2/282021/2/282021/2/282/28/2021
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/2/282021/2/28Februar y 28, 2021
一、波的反射现象的应用
1.回声测距
(1)当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会返回来继续传
播，由于反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因
此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下，用的时间相
等，设经过时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为 s
v声
t. 2
(2)当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静
f
波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由 可v 知波
f
长变大.
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9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/2/282021/2/28Sunday, February 28, 2021
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/2/282021/2/282021/2/282/28/2021 7:09:17 PM
0.25
(2)因频率不变，有 v v ，
得: v v 0 .8 3 4 0 m /s 1 0 8 8 m /s .
0 .2 5
答案：(1)1 360 Hz (2)1 088 m/s
【方法技巧】波的反射和折射问题中的规律 在讨论波的反射、折射中频率、波速和波长时，仍然要抓住 以下几点： (1)频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振 动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的. (2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一介质中传播，因 此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变. (3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于 波的频率和波速均不变，根据公式 可v 知波长不改变；在

对惠更斯原理的改进和推广
发展高阶惠更斯原理，考虑光在界面上的散射、 吸收和能量损失等因素。
将惠更斯原理与其他光学理论相结合，如几何光 学、波动光学和量子光学等。
探索惠更斯原理在新型光学材料和器件中的应用 ，如光子晶体、超材料和量子点等。
PART 05
惠更斯原理与现代科技
惠更斯原理在科技领域的应用
聚焦和成像。
02
干涉和衍射现象
光波在通过小孔、狭缝等障碍物时，会产生衍射现象；当两束或多束光
波相遇时，会产生干涉现象，这些现象都可以用惠更斯原理来解释。
03
全息摄影
全息摄影技术利用了惠更斯原理，通过记录并再现光波前的信息，实现
了三维图像的记录和再现。
水波的应用
波浪传播
惠更斯原理可以用来描述水波的传播规律，如波前的形状、波速 等。
地震波传播
地震波在地壳中传播时，也会表现出类似于水波和光波的干涉和衍 射现象，惠更斯原理可以用来解释地震波的传播规律。
波动方程
惠更斯原理是波动方程的基本原理之一，可以用来求解各种物理现象 中的波动问题，如弦振动、气体动力学等。
PART 04
惠更斯原理的局限性
惠更斯原理的假设条件
1
假设光在均匀介质中沿直线传播。
2
假设光在传播过程中不发生折射、反射或吸收。
3
假设光在界面上只发生反射或折射，不考虑其他 复杂现象。
惠更斯原理的局限性分析
对于非均匀介质或复 杂光学现象，惠更斯 原理可能无法给出准 确的描述。
在处理非线性光学现 象或量子光学现象时 ，惠更斯原理不再适 用。
在处理高阶光路或高 精度光学系统时，惠 更斯原理的误差可能 较大。
推动了光学和电磁波理论的进步

惠更斯在数学、光学和天文学等领域做出了卓越的贡献，被誉为现代科学 之父之一。
惠更斯原理的提出背景
惠更斯原理是在17世纪末提出 的，当时光学理论正处于快速发
展的阶段。
光的本质和传播方式一直是科学 家们研究的重点，而惠更斯原理 的提出为光的波动理论奠定了基
础。
惠更斯原理的提出是基于对光的 干涉和衍射现象的观察和实验研
详细描述
在水槽中设置两个相干的水波源 ，观察水波干涉形成的明暗相间 的条纹，通过测量条纹间距与理 论值对比，验证惠更斯原理。
光波干涉与衍射实验
总结词
通过光
详细描述
利用分束器将单色光分成两束相干光波，观察光波干涉形成 的明暗干涉条纹；同时进行单缝和双缝衍射实验，观察衍射 条纹的分布，并与理论值进行比较。
不适用于非线性光学
惠更斯原理主要适用于线性光学领域，对于非线性光学领域的应用则较 为有限。
03
对光束质量要求高
惠更斯原理要求光束质量高，光束参数偏差小，否则会影响干涉效果。
惠更斯原理的未来发展方向
探索更广泛的应用
领域
随着光学技术和应用的发展，惠 更斯原理有望在更多领域得到应 用，如生物医学、传感检测、通 信等领域。
指导光学系统设计
惠更斯原理在光学仪器和光学系统设计中有重要应用，如透镜、反 射镜等光学元件的设计，以及干涉仪、光谱仪等光学仪器的设计。
促进物理学发展
惠更斯原理是物理学的重要基石之一，它的发展和应用对于推动物理 学和相关学科的发展具有重要意义。
惠更斯原理的局限性
01 02
理想化模型
惠更斯原理是一个理想化的模型，它假设波阵面是无限薄的，这在实际 情况中是不成立的。因此，在某些情况下，惠更斯原理的应用会受到限 制。

仅适用于线性介质
惠更斯原理主要适用于线性介质，对于非线性介质，其应用受到 限制。
忽略波动性
惠更斯原理忽略了波的波动性，对于波动性较强的波，其预测结果 可能不准确。
无法处理反射和折射
惠更斯原理无法处理波在界面上的反射和折射现象，对于复杂波阵 面形状的预测存在局限。
惠更斯原理的发展方向
推广至非线性介质
02
波动理论基础知识
波动的基本概念
波动
波长
频率
振幅
物体振动产生的能量在 介质中传播的现象。
波动中相邻两个波峰或 波谷之间的距离。
单位时间内波动的次数 。
波动中振动的最大位移 量。
波动方程的建立
线性偏微分方程
描述波动现象的基本方程，表示波动在空间和时间上的变化 规律。
初始条件和边界条件
确定波动方程解的条件，包括波源、介质性质和边界约束等 。
波的传播特性
01
02
03
反射和折射
当波遇到不同介质时，部 分能量反射，部分能量折 射进入新介质。
干涉和衍射
当两个或多个波相遇时， 会产生干涉现象；波通过 障碍物时，绕过边缘产生 衍射现象。
多普勒效应
当波源或观察者移动时， 波的频率会发生变化。
03
惠更斯原理的应用
光的衍射现象
光的衍射
光在传播过程中遇到障碍 物时，会绕过障碍物继续 传播的现象。
研究惠更斯原理在非线性介质中 的应用，提高其在非线性波传播
模拟中的精度。
考虑波动性的影响
将波动性因素纳入惠更斯原理的模 型中，以更准确地描述波的传播。
发展高阶近似方法
研究和发展高阶近似方法，以处理 复杂波阵面形状和波的散射问题。

有个马屁精叫虢石父，替周幽王想了一个主意。周王朝为了防 备西部一个叫犬戎的少数民族部落的进攻，在骊山一带造了20多座 烽火台。如果犬戎打过来，把守第一道关的士兵就把火烧起来；。” 第二道关的士兵见到了，也把烽火烧起来。这样附近的诸侯见到了， 就会发兵来救。虢石父对周幽王说：“大王可以跟娘娘上骊山去玩 几天。到了晚上，咱们把烽火点起来，让附近的诸侯见了赶来上个 大当。娘娘见了许多兵马扑了个空，肯定会笑的！
2:作者认为”祖国的西北部那里还很穷,很荒凉, 还在沉睡,但是却充满了生机”,这样说是否前后 相矛盾呢?
并不矛盾:贫穷、荒凉的确是客观事实:说它同时”充 满生机”是说西北部有很大的发展潜力,西北部的人 民纯朴热情、渴望发展，饱含了作者对西北部深厚 的感情!
3:文章结尾说”我的梦还在继续着”, 这里梦的含义是什么?
7、毛索洛斯墓庙 毛索洛斯墓庙位于哈利卡纳素斯，在土耳其的西南方，底部建筑
为长方形，面積是40米(120呎)乘30米(100呎)，高45米(140呎)，其 中墩座墙高20米，柱高12米，金字塔高7米，最顶部的马车雕像高6 米建筑物被墩座墙围住，旁边以石像作装饰，顶部的雕像是四匹马 拉著一架古代双辆战车。
周幽王拍着手说：“好极了，就这么办吧!” 他们上了骊山，真的把烽火点了起来。临近的诸侯得
到了这个警报，赶紧带领兵马来救。没想到赶到那儿，却 听到山上一阵阵欢快的奏乐声和唱歌声，大伙儿都愣了。
诸侯知道上了当，都憋了一肚子气回去了。褒姒见此情景 真的笑了。
周幽王见娘娘笑了，就赏给了虢石父一千两黄金。 周幽王为取得褒姒欢心，后来干脆把王后和太子废了， 立褒姒为王后，立褒姒生的儿子伯服为太子。 原王后的父亲是申国的诸侯，他知道这个消息后，非 常气愤，于是，就联合犬戎进攻周朝的都城镐京。 周幽王连忙下令点起骊山的烽火。烽火台上，白天浓

波现象 比较项
波的反射
波的折射
传播方向
频率 f 波速 v 波长 λ
改变
不变 不变 不变
θ 反=θ 入
改变
不变 改变 改变
θ 折≠θ 入
探究一
探究二
说明 1.频率 f 由波源决定,故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率即 波源的振动频率相同。 2.波速 v 由介质决定,因反射波与入射波在同一介质中传播,故波速不 变;而折射波与入射波在不同介质中传播,所以波速变化。 3.据 v=λf 知,波长 λ 与 v 及 f 有关,即与介质及波源有关,反射波与入射 波在同一介质中传播,频率相同,故波长相同。折射波与入射波在不同介质 中传播,f 相同,v 不同,故 λ 不同。
探究一
探究二
解析:波的频率取决于波源的振动频率,与介质无关,故同一音叉发出的 声波在水中与在空气中传播时频率相同。但机械波在介质中传播的速度只
取决于介质性质,与波的频率无关,声波在水中传播的速度大于在空气中传 播的速度。由 v=λf 知,声波在水中的波长应较大,对应于题图中波形曲线 b, 故只有选项 A 正确。
都跟入射波相同,利用波的反射可以进行回声测距和超声波定位。 2.回声测距 (1)当声源不动时,声波遇到了静止障碍物会返回来继续传播,由于反射
波与入射波在同一介质中传播速度相同,因此,入射波和反射波在传播距离 一样的情况下,用的时间相等,设经过时间 t 听到回声,则声源距障碍物的距 离为 s=v 声2������。
探究二
3.超声波定位 蝙蝠、海豚能发出超声波,超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回 来。蝙蝠、海豚就是根据接收到反射回来的超声波来确定障碍物或食物的 位置,从而确定飞行或游动方向。
警示:波在同一均匀介质中传播可以看成匀速直线运动,其规律可以利

教材知识梳理 感受自主学习 收获成果
一、波面和波线 1．波面和波线概念 (1)波面：在波的传播过程中，某时刻任何振动状态都相 同的介质质点所组成的面． (2)波线：指与波面垂直的那些线，代表了波的传播方 向．如图所示．
2．波的分类 (1)球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以波源为 球心的一个个球面，波线就是这些球面的半径． (2)平面波：指波面是平面的波．
【答案】 382.5 m
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高中物理课件
第六节
惠更斯原理
明确要求
课标解读 把握方向
学业有成
1．知道什么是波面、波线，知道它们之间的关系． 2．知道什么是球面波，什么是平面波． 3．知道什么是波的反射及如何用惠更斯原理解释波的反 射现象． 4．知道什么是波的折射及如何用惠更斯原理解释波的折 射现象．
知识图解
教材拓展提升 欲穷千里目 更上一层楼
一、对惠更斯原理的理解 1．惠更斯原理的实质：波面上的每一点(面源)都是一个 次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和 频率，此后每一时刻的子波波面的包络面就是该时刻总的波动 的波面．其核心思想是：介质中任一处的波动状态是由各处的 波动决定的．
(2)当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v 向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为 s＝ t (v声＋v) . 2 (3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远 离静止的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声－ t v) . 2
2．超声波定位：蝙蝠、海豚能发出超声波．超声波遇到 障碍物或捕食目标时会被反射回来．蝙蝠、海豚就是根据接收 到的反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置，从而确定 飞行或游动方向．

惠更斯原理
一、波面、波线 1.波面和波线 (1)波面：在波的传播过程中，某时刻任何_振__动__状__态__都相同的 介质质点所组成的面. (2)波线：指与波面_垂__直__的那些线，代表了波的_传__播__方__向__. 2.波的分类 (1)球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以_波__源__为球心 的一个个_球__面__，波线就是这些球面的半径. (2)平面波：指波面是_平__面__的波.
【知识点拨】 惠更斯原理 (1)在惠更斯原理中，同一波面上的各点都可看做子波的波源， 而且波源的频率与子波波源的频率相等. (2)惠更斯原理对任何波动过程都是适用的，因而在很广泛的 范围内解决了波的传播问题.
【探究归纳】 1.波面和波线 (1)波线与波面互相垂直. (2)波面不一定是面. 2.惠更斯原理的应用 利用惠更斯原理可以说明球面波、平面波的传播方向以及波的 衍射中波的传播方向.
二、惠更斯原理 1.内容 介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的_波__源__，其后 任意时刻，这些子波在波前进方向的_包__络__面__就是新的波面. 2.局限性 只能解释衍射现象中波的传播方向，不能解释波的_强__度__.无法 说明衍射现象与狭缝和障碍物的关系.
三、波的反射和折射 1.波的反射现象：波遇到介质界面会 _返__回__来__继续传播的现象，如图.
2.波的折射现象：波从一种介质射入另 一种介质时，波的传播方向发生_改__变__的 现象，如图所示.
波面、波线和惠更斯原理
1.探究波面、波线 (1)波线和数学中的直线一样吗？
点拨：为了观察效果 的明显，敲击水面时， 力度要合适，不能太 大，也不能太小.
(2)用一细杆周期性地触动水面，可以看到一列圆形波，如图
与波面的方位关系画出反射波线a′、b′、c′如图所示.