高中物理《惠更斯原理》
点所组成的面。
(2)波线:与波面 □02 垂直 指向 □03 波传播方向 的直线。
2.波的分类
(1)球面波:由空间一点发出的波,它的波面是以 □04 波源 为球心的一个 个 □05 球面 ,波线就是这些 □06 球面 的 □07 半径 。
(2)平面波:波面是 □08 平面 的波。
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02课堂探究评价
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想一想 (1)波线与波面是什么关系?
提示:由波线的定义可知,波线与波面垂直。
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提示
(2)惠更斯原理能说明衍射现象与狭缝大小的关系吗?
提示:不能。惠更斯原理只能解释波的传播方向,不能解释波的强度, 所以也无法说明衍射现象与狭缝大小的关系。
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二、惠更斯原理 1.惠更斯原理 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。
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2.利用惠更斯原理解释球面波和平面波的传播 如图甲所示,以 O 为球心的球面波在时刻 t 的波面为 γ,按照惠更斯原 理,γ 面上每个点都是子波的波源。设各个方向的波速都是 v,在 Δt 时间之 后各子波的波面如图中虚线所示,虚线圆的半径是 vΔt。γ′是这些子波波面 的包络面,它就是原来球面波的波面在时间 Δt 后的新位置。可以看出,新的 波面仍是一个球面,它与原来球面的半径之差为 vΔt,表示波向前传播了 vΔt 的距离。
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提示
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提升训练
对点训练
课堂任务 对波面和波线、惠更斯原理的理解
一、波面和波线 1.波面 在波的传播过程中,振动状态相同的点组成的平面叫做波面。
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(1)球面波:如图甲所示,球面波的波面是以波源为中心的一个个球面。 (2)平面波:如图乙所示,平面波的波面是一个个互相平行的平面。 (3)对波面的理解 ①波面不一定是面,如水波,它只能在水面上传播,水面的波面是以波 源为圆心的一簇圆。 ②球面波传播到离波源很远的距离处时,在空间的某一小区域内各相邻 的球形波面可以近似地看成是相互平行的平面,因此可以认为是平面波。
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二、惠更斯原理
介质中任一波面上的各点,都可以看做发射子波的 □01 波源 ,其后任意 时刻,这些子波在波前进方向上的 □02 包络面 就是新的波面。
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判一判 (1)波面一定与波线垂直。( √ ) (2)波面一定是平面。( × ) (3)波的传播方向与波面平行。( × ) (4)用惠更斯原理能够解释波的反射、折射等现象。( √ )
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[变式训练1] (多选)下列叙述中正确的是( ) A.空间点波源发出的球面波,其波面是一个球面,波线就是以波源为 圆心的同心圆 B.平面波的波线是一条直线,其波线相互平行 C.根据惠更斯原理,波面各点都可看做一个子波源,子波前进的方向 的包络面就是该时刻的波面 D.利用惠更斯原理,只要知道 t 时刻波面的位置和波速,就可确定 t+ Δt 时刻波面的位置
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(1)同一波面上各点有何特点? 提示:同一波面上各点的振动情况完全相同。
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提示
(2)平面波与球面波有何区别? 提示:平面波的波面是平面,球面波的波面是球面。
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提示
[规范解答] 按照惠更斯原理,波面是由振动情况完全相同的点构成的 面,而不同波面上质点的相位不同,A 正确;由于波的周期性,在相距为波 长整数倍的另一些波面上的质点的振动情况与这个波面上质点的振动情况相 同,B 正确;由波面和波线的概念知,C 正确;无论怎样的波,波线始终和 波面垂直,D 错误。
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例 1 (多选)关于对惠更斯原理的理解,下列说法正确的是( ) A.同一波面上的各质点振动情况完全相同 B.同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同 C.球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D.波线与平面波的波面垂直,与球面波的波面不垂直
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2.波线 沿波的传播方向与波面垂直的线,叫做波线。它代表了波的传播方向。 对波线的理解 (1)波线是有方向的一簇线,它的方向代表了波的传播方向。 (2)波线与波面垂直,一定条件下由波面可确定波线,由波线可确定波面。 (3)球面波的波线是沿半径方向的直线,平面波的波线是垂直于波面的平 行直线。
[完美答案] ABC
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答案
利用惠更斯原理解释波的传播 (1)确定一列波某时刻一个波面的位置。 (2)在波面上取两点或多个点作为子波的波源。 (3)选一段时间 Δt。 (4)根据波速确定 Δt 时间后子波波面的位置。 (5)确定子波在波前进方向上的包络面,即为新的波面。 (6)由新的波面可确定波线及其方向。
惠更斯原理
1.知道什么是波面和波线,了解惠更斯原理。 2.知道波传播到两种介质的界面时会发生反射、折射现象,并能用惠更 斯原理进行解释。
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一、波面和波线
1.概念
(1)波面:在波的传播过程中,任一时刻 □01 振动状态 都相同的介质质
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与此类似,可以用惠更斯原理说明平面波的传播(图乙)。
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3.利用惠更斯原理解释衍射现象 由惠更斯原理知,波面上的每一点都可以看做子波的波源,位于障碍物 边缘或狭缝处的点也是子波的波源,所以波可以到达障碍物的后面。 惠更斯原理只能解释波的传播方向,不能解释波的强度,所以无法说明 衍射现象与狭缝或障碍物的大小之间的关系。