2021-2022學年高二物理競賽課件：惠更斯原理（14張PPT）

1、惠更斯原理 一、惠更斯原理（Huygens principle） 前面討論了波動的基本概念，現(xiàn)在討論其傳播方向、與波的傳播特性有關的現(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年惠更斯提出簡潔的作圖法，定性解決了波的傳播方向問題，稱為惠更斯原理。它在研究波的傳播問題中，具有重要作用。例 一平面簡諧波在彈性媒質(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程中( )(A)它的勢能轉(zhuǎn)換成動能.(B)它的動能轉(zhuǎn)換成勢能.(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、過程中，結(jié)果?(D)例.一平面簡諧波在彈性介質(zhì)中傳播，當某質(zhì)元處于負的最大位移處時，它的能量有 （A）動能為零，勢能最大（B）動能最大，勢能為零（C）動能最大，勢能最大（D）動能為零，勢能為零答：（D）波場中單位體積內(nèi)波的能量2. 能量密度3. 平均能量密度能量密度在一個周期內(nèi)的平均值普適能流(瞬時功率) 2. 平均能流定義式對細棒縱諧波udtS1. 能流 單位時間內(nèi)通過某面積的能量質(zhì)元的能量不斷變化有能量的傳播(流動）能流密度(功率密度) 波的強度 1.能流密度 單位時間內(nèi)垂直通過單位面積的能量 即通過單位面積的能流2.平均能流密度（也稱波的強度）任意諧波例 證明球面波的振幅與離開其波源的距

3、離成反比。證：介質(zhì)無吸收，通過兩個球面的平均能流相等.球面簡諧波的表達式球面波的強度隨距離而衰減，振幅也隨距離而減小.例. 廣播電臺的平均輻射功率為20kW，輻射能量均勻分布在以電臺為中心的球面上，則距電臺10km處電磁波平均輻射強度為 .解：惠更斯原理的基本內(nèi)容： 媒質(zhì)中波動傳到的各點，都可看作是發(fā)射子波的波源(點波源)，在其后的任一時刻，這些子波的包絡面就是該時刻的波面。子波概念 波面上任一點都是新的振源，其 所發(fā)出的波叫子波。子波面的包絡面 - 新波面 t 時刻各子波波面的公共切面（包絡面）就是該時刻的新波面波線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，求出下一時刻的波面。波前波線應該指出，惠更斯原理沒有說明子波的強度分布，因而只能解決波動傳播方向問題。二、惠更斯原理的應用 1. 解釋波的衍射現(xiàn)象衍射-偏離原來直線傳播的方向 所以：衍射是波動的判據(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）的線度與波長相比較對一定波