大学物理第十章波动第4节 惠更斯原理波的衍射 干涉课件.ppt

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1、发射子波（次级波）的波源（点源），就是波在该时刻的新的波面。的任一时刻，一.惠更斯原理（1690）1.原理的叙述媒质中任意波面上的各点，都可看作是其后这些子波面的包络面（包迹）2.原理的应用已知t时刻的波面t+t时刻的波面，从而可进一步给出波的传播方向。1t+t时刻波面·····ut波传播方向t时刻波面平面波t+t球面波例如，均匀各向同性媒质内波的传播：u···············t2二.波的衍射（wavediffraction）衍射：波传播过程中，当遇到障碍物时，能绕过障碍物边缘而偏离直线传播的现象。·入射波衍射波障碍物···入射波衍射

2、波障碍物a障碍物的线度越大衍射现象越不明显，障碍物的线度越小衍射现象越明显。例如：相对于波长而言，3水波的衍射波的衍射4更容易听到男的还是女的说话的声音？（声音强度相同的情况下）5三波的干涉1波的叠加原理波传播的独立性：两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰.波的叠加性：在相遇区，任一质点的振动为二波单独在该点引起的振动的合成.62.波的干涉现象水波盘中水波的干涉7无振动振动最强振动最强无振动无振动振动最强振动最强8频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，

3、称为波的干涉现象.波的干涉9例水波干涉光波干涉某些点振动始终加强，另一些点振动始终减弱或完全抵消.(2)干涉现象满足干涉条件的波称相干波.(1)干涉条件①频率相同；②振动方向相同；③有固定的相位差。10波源振动点P的两个分振动(3)干涉现象的定量讨论*11定值*12合振幅最大当合振幅最小当位相差决定了合振幅的大小.干涉的位相差条件讨论13位相差加强减弱称为波程差（波走过的路程之差）则如果即相干波源S1、S2同位相14将合振幅加强、减弱的条件转化为干涉的波程差条件，则有当时（半波长偶数倍）合振幅最大当时（半波长奇数倍）合振幅最小干涉的波程差条件15例如图所

4、示，A、B两点为同一介质中两相干波源.其振幅皆为5cm，频率皆为100Hz，但当点A为波峰时，点B恰为波谷.设波速为，试写出由A、B发出的两列波传到点P时干涉的结果.15m20mABP16设A的相位较B超前点P合振幅解15m20mABP17LIGO:laserinterferometergravitational-waveobservatory18AIGO:AustralianInternationalGravitational-waveObservatory19LISA:LaserInterferometricSpaceAntenna20频率相同、振动

5、方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象.干涉的位相差条件总结加强减弱干涉的波程差条件加强减弱波程差21(1)反射线、入射线和界面的法线在同一平面内；N界面附波的反射和折射RN界面L(2)反射定律I22用惠更斯原理证明iiiA1A2A3B2B3B1NNAId时刻t时刻t+△tB2B3B1NNAIBL23波的折射(1)折射线、入射线和界面的法线在同一平面内；(2)用惠更斯原理证明N界面RN界面LI24波的折射：用惠更斯作图法导出折射定律u2t媒质1、折射率n1媒质2、折射率n

6、2i法线B入射波A··E·Cu1u1t··FDu2折射波传播方向r——折射定律光波得到25光密媒质光疏媒质时，折射角r>入射角i。全反射的一个重要应用是光导纤维（光纤），irn1(大)n2(小)i=iCr=90n1(大)n2(小)当入射i>临界角iC时，将无折射光—全反射。iC—临界角它是现代光通信技术的重要器件。26光导纤维27光缆电缆图中的细光缆和粗电缆的通信容量相同我国电信的主干线可达300公里。也只有几十公里。而且损耗小。光纤通信容量大，在不加中继站的情况下，光缆传输距离而同轴电缆只几公里，微波早已全部为光缆。28近10年发展起来的导管X光

7、学也应用了全反射现象。对X光来说，玻璃对真空的折射率<1：故X光从真空或空气射向玻璃时会发生全反射。X光以大于临界角入射到内表面光滑的玻璃就可以沿着弯曲的导管传播。管内，n玻璃100可见光X射线反常色散区（吸收带）色散曲线29应用毛细的X管束可制成X光透镜。聚焦提高光束功率密度将发散光变为平行光X光透镜已用于：▲X光荧光分析▲深亚微米X射线光刻▲X光天文望远镜▲X光衍射分析▲医疗诊断30