波衍射反射和折射.ppt

§16-6 惠更斯原理 波的衍射反射和折射
1. 惠更斯原理
波在弹性介质中运动时,任一点P 的振动,将会引起邻近质点的振动。就此特征而言，振动着的 P 点与波源相比，除了在时间上有延迟外，并无其他区别。因此，P 可视为一个新的波源。1678年，惠更斯总结出了以其名字命名的惠更斯原理：
介质中任一波面上的各点，都可看成是产生球面子波的波源；在其后的任一时刻，这些子波的包络面构成新的波面。
惠更斯原理
障碍物的小孔成为新的波源
原波阵面
新波阵面
S1
S2
t 时刻
t+Dt 时刻
uDt
t +t 时刻波面
·
平面波
·
·
·
·
ut
波传播方向
t 时刻波面
球面波
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
t
t + t
·
·
·
·
a
惠更斯原理
2. 波的衍射
当波在传播过程中遇到障碍物时，其传播方向绕过障碍物发生偏折的现象，称为波的衍射。
波在窄缝的衍射效应
3. 波的反射和折射
反射与折射也是波的特征，当波传播到两种介质的分界面时，波的一部分在界面返回，形成反射波，另一部分进入另一种介质形成折射波。
i
n
1
n
2
C
A
B
D
i
r
r
折
射
定
律
的
推
导
4. 反射波、透射波的强度和相位
平面简谐波垂直入射到两种介质的交界面上, 设界面处x=0，并设入射波在x=0处的振动初相位为零。入射波、反射波和透射波的表达式为：
入射波
反射波
透射波
和 2分别为x=0处反射波、透射波的振动相
对入射波振动的相位差。
反射波、透射波的强度和相位
入射波
反射波
透射波
介质1
介质2
将入射波、反射波和透射波的表达式以指数形式给出：
x=0 处边界条件：
振动位移连续：
应力连续：
结合
上述等式的等号右方是实数,导致 和 也应为实数。
反射波、透射波的强度和相位
当 ，
当 ，
半波损失
强度反射系数：反射波强度与入射波强度之比。
（能量守恒）
反射波、透射波的强度和相位
5. 电磁波的反射和折射
介质1(n1)
介质2(n2)
电场矢量平行于入射面的情形：
幅度反射系数
幅度透射系数