第四節

惠更斯原理波的衍射反射和折射一、波動中的幾個概念1.波線1.波線波的傳播方向為波線。2.波面2.波面振動相位相同的各點組成的曲面。3.波前3.波前某一時刻波動所達到最前方的各點所連成的曲面。波線平面波球面波波前波面波線波面波前§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/一.幾個概念二、惠更斯原理介質中波動到的各點，都可看成發射子波的子波源（點波源）。任意時刻這些子波的包絡面就是新的波前。uDt平面波t+Dt時刻波面波傳播方向t

時刻波面球面波t+

Dt§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/二.原理克里斯蒂安·惠更斯惠更斯：(ChristianHaygen，1629—1695)荷蘭物理學家、數學家、天文學家。1629年出生于海牙。

1655年獲得法學博士學位。1663年成為倫敦皇家學會的第一位外國會員。克里斯蒂安·惠更斯（ChristianHuygens1629-1695）是與牛頓同一時代的科學家，是歷史上最著名的物理學家之一，他對力學的發展和光學的研究都有杰出的貢獻，在數學和天文學方面也有卓越的成就，是近代自然科學的一位重要開拓者。三、波的衍射利用惠更斯原理可解釋波的衍射、反射和折射。波在傳播過程中，遇到障礙物時其傳播方向發生改變，繞過障礙物的邊緣繼續傳播。波達到狹縫處，縫上各點都可看作子波源，作出子波包絡，得到新的波前。在縫的邊緣處，波的傳播方向發生改變。§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/三.波的衍射當狹縫縮小，與波長相近時，衍射效果顯著。衍射現象是波動特征之一。水波通過狹縫后的衍射圖象。§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/三.波的衍射播放教學片CD8波的干涉與衍射§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/三.波的衍射四、波的反射與折射當波傳播到兩種介質的分界面時，一部分反射形成反射波，另一部分進入介質形成折射波。i

i'r1.反射定律1.反射定律①.入射線、反射線和界面的法線在同一平面上；§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/四.反射折射i

i'ri'

=

i②.反射角等于入射角。2.折射定律2.折射定律①.入射線、折射線和界面的法線在同一平面上；②.22sin

r

u

lsin

i

=

u1

=

l121=

n1u1n2n2ul1l2（證明略）--斯涅耳定律§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/四.反射折射定理證明定理證明rCDiA

iu2DtrBu

Dt1由惠更斯原理，

A、B為同一波面上的兩點，A、B點達到界面發射子波，經Dt后，B點發射的子波到達界面處D點，

A點的到達C點，sin

i

=

BDAD

AD=

u1Dt§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/四.反射折射iArCDiu

Dt2rBu

Dt1sin

r

=

ACAD

AD=

u2Dtsin

i

=

BDAD

AD=

u1Dt2sin

r

usin

i

=

u122l

/

Dt

l=

l1

/

Dt

=

l121=

n證畢§4.惠更斯原理波的衍射反射折射干涉/四.反射折射3.注意幾點3.注意幾點2

2sin

r

u

lsin

i

=

u1

=

l121=

n①.u1/u2為第二種介質相對第一種介質的折射率。②.若u1

>u2

時，i>r，波從波疏媒質進入波密媒質，折射線先靠近法線。若

u1

<

u2

時，i<r，波從波密媒質進入波疏