117惠斯更原理,波的衍射,反射,折射

1授课章节：11.7授课班级土木1001、02、03授课时间课题惠更斯原理，波的衍射，反射和折射时数1教学目的及要求掌握惠更斯原理掌握波的衍射，反射和折射教学重点惠更斯原理推导波的衍射，反射和折射规律难点对惠更斯原理推导波的衍射，反射和折射规律的理解教学方法及教具讲授为主课堂设计（教学内容过程方法图表）时间分配复习：5分钟一.惠更斯原理11）惠更斯原理：介质中波传播到的各点，都可以看作是发射子波的波源，而其后任意时刻，这些子波的包络就是新的波前（a）球面波情况：如图所示，设球面波在均匀各向同性介质中传播，波速为V，在t时刻波阵面是半径为R的球面1S，在t时刻波阵面如何？根据惠更斯原理，以1S面上各点为中心，以Vr为半径，画出许多半球形子波，这些子波的包络即为公切于各子波的包迹面，就是t时刻新的波阵面。显然是以o为中心，以rR为半径的球面2S。502（b）平面波情况：如图所示，平面波在均匀各向同性介质中传播，波速为V，在t时刻波阵面为1S（平面），在t时刻波阵面如何？根据惠更斯原理，以1S面上各点为中心，以Vr为半径，画出许多半球面形子波，这些子波的包络即为公切于各子波的包迹面，就是t时刻新的波阵面。显然新波阵面是平行于t时刻波阵面1S的平面2S。说明：1）从上可以看出，球面波及平面波在均匀各向同性介质中传播时，它的波形不变，但在非均匀或各向异性的介质中传播时，波的形状可能发生变化。2）半径很大的球面波波阵面上的一部分可以看成平面波波阵面。如：从太阳射出的球面波，到达地面上时，就可以看成是平面波。二、波的衍射现象波遇到障碍物后偏离直线传播的现象即为衍射现象。从日常生活中观察到，水波在水面上传播时可以绕过水面上的障碍物而在障碍物的后面传播，在高墙一侧的人可以听到另一侧人的声音，即声波可以绕过高墙从一侧传到另一侧，这些现象说明，水波与声波在传播过程中遇到障碍物时（即波阵面受到限制时），波就不是沿直线传播，它可以达到沿直线传播所达不到的区域。这现象称为波的衍射现象或绕射现象。下面用惠更斯原理说明水波的衍射现象。如图所示，水面上障碍物为有一宽缝，缝的宽度大于水波波长。用平行于波阵面的棒振动来产生平行水子波。当水波到达障碍物时，波阵面在宽缝上的所有点都可以看作发射子波的波源。这些子波在宽缝的前方的包迹就是通过缝后的新的波阵面。从图上看，新波阵面（或波前）不是直线（波阵面与底面交线），只是中间一部分与原来的波阵面平行，在缝的边缘地方波阵面发生了弯曲，波线如图所示，这说明水波绕过缝的边缘前进。3三、波的反射与折射（详见讲稿）1、推导波的反射定律2、推导波的折射定律作业及参考文献见下一节课后小结教研室主任（签字）