12.6惠更斯原理

第六届 惠更斯原理

自主学目标

1.知道什么是波面、波线、平面波、球面波.

2.理解惠更斯原理，并能用惠更斯原理解释物理现象. 知识点归纳

一、波面、波线及波的分类

1.波面：在波的传播过程中，任一时刻① 都相同的介质质点所组成的面.

2.波线：与波面② 的那些背离波源的线，代表了波的③ . 3.波的分类

球面波：波面是④ 的波. 平面波：波面是⑤ 的波. 二、惠更斯原理

1.内容：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的⑥ ，其后任意时刻，这些子波在波前进方向上的⑦ 就是新的波面.

2.惠更斯原理的应用：如果知道某时刻一列波的某个⑧ 的位置，还知道⑨ 的位置，从而可确定波的

⑩ .利用惠更斯原理还可以解释波的○11 、○12 、○13 . 提示： ①振动状态 ②垂直 ③传播方向 ④球面 ⑤平面 ⑥波源 ⑦包络面 ⑧波面 ⑨波速 ⑩传播方向 ○11衍射 ○12反射 ○13折射 重难点解析

一、对波线与波面的理解 1.对波面、波线的理解

（1）波面：不一定是面，如水波，它只能在水面传播，水波的波面是以波源为圆心的一簇圆.

（2）波线：有方向的一粗线，它的方向代表了波的传播方向. （3）波面与波线的关系：互相垂直，一定条件下由波面

可确定波线，由波线确定波面.

2.球面波与平面波的区别与联系 球面波 平面波 波面形状 球面 平面 点波源在均匀面波源在均匀区别 形成 介质中向各个介质中向波源方向发出的波 面两侧发出的波 波面与波波面以点波源波面与波源平源的关系 为球心 行 球面波传至距波源很远处时，在联系 空间的某一小区域内的球形波面可以看成平面波 二、用惠更斯原理确定波动的传播方向

不论对机械波还是电磁波，也不论波动所经过的介质是均匀的还是非均匀的，是各向同性的还是各向异性的，惠更斯原理都是适用的。只要知道某一时刻的波面与波速，就可以根据惠更斯原理，用几何作图方法决定下一时刻的波面，从而确定波的传播方向。根据惠更斯原理，应用几何作图方法，由已知的某一时刻波阵面，可以确定下一时刻的波阵面，从而确定波的传播方向。 例如 （1）点波源O发出的球面波

（2）平面波

惠更斯原理对任何波动过程都是适用的。只要知道某一时刻的波阵面，就可根据这一原理用几何方法来决定任一时刻的波阵面，因而在很广泛的范围内解决了波的传播问题。

三、用惠更斯原理解释波的反射和折射

反射波与入射波在同一介质中，传播的速度是相同的，因而在同一时间内行进的距离是相等的；而折射波

与入射波在不同的介质中传播，波速是不同的，因而在

同一时间内行进的距离是不等的。据此可以解释波的反射与折射现象。 典型例题

例 如图中，1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( ) A．2与1的波长、频率相等，波速不等

B．2与1的波速、频率相等，波长不等 C．3与1的波速、频率、波长均相等

D．3与1的频率相等，波速、波长均不等

【解析】 反射波的波长、频率、波速与入射波都应该相等，故A、B错．

折射波的波长、波速与入射波都不等，但频率相等，故C错，D正确． 【答案】 D

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1．下列说法中不正确的是( )

A．只有平面波的波面才与波线垂直 B．任何波的波线与波面都相互垂直 C．任何波的波线表示波的传播方向 D．有些波的波面表示波的传播方向

2．一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则( )

A．声波频率不变，波长变小 B．声波频率不变，波长变大 C．声波频率变小，波长变大 D．声波频率变大，波长不变

3．如图是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象，已知波在介质Ⅰ中的波速为v1，波在介质Ⅱ中的波速为v2，则v1∶v2为( )

A．1∶2 B.2∶1 C.3∶2 D.2∶3

4.某人想听到自己发出的声音的回声，若已知声音在空气中的传播速度为340 m/s，那么他至少要离障碍物多远？(原声与回声区分的最短时间为0.1 s)

5.一列声波在空气中的波长为34 cm，传播速度为340 m/s，这列声波传入另一介质时，波长变为68 cm，它在这种介质中的传播速度是多少？该声波在空气中与介质中的频率各是多少？

6．一只汽船以4m/s速度在无风河面上航行，船上发生一声鸣笛，旅客在3s后听到前方悬崖反射回来的声音，问悬崖离汽船原来的位置有多远？

7．一平面波，以30°的入射角投射到两种介质的交界面，发生了折射，折射角为45°，当入射波的波长为10厘米时，那么折射波的波长是多少？

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1.人在室内讲话比在室外空旷处讲话声音要洪亮，是因为（ ）

A.室内空气不流动 B.室内声音多次反射 C.室内声音发生折射 D.室内物体会吸收声音 2．下列说法正确的是( ) A．入射波面与法线的夹角为入射角 B．入射角跟反射角相等

C．入射波线与法线的夹角为入射角 D．入射波线与界面夹角为入射角

3．一列声波在第一种均匀介质中的波长为?1，在第二种均匀介质中的波长为?2，若?1=2?2，则该声波在两种介质中的频率之比和波速之比分别为 A．2∶1，1∶1 B．1∶2，1∶4 C．1∶1，2∶1 D．1∶1，1∶2

4.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球心的一个个球面

D、无论怎样的波，波线始终和波面垂直

5．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距2a，距离墙均为3a，当甲开了一枪后，乙在时间t后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为( )

A．听不到 B．甲开枪3t后

C．甲开枪2t后 D．甲开枪3＋7

2

t后

6．以下关于波的认识，正确的是( )

A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理

B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的

C．雷达的工作原理是利用波的反射

D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象

7．人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利用声波的________提高耳的接收能力．

8．声波在空气中传播速度v1＝340米/秒，在钢铁中的传播速率为4900米/秒，一人用锤子敲击一下铁桥的一端而发出声音，经空气和桥传到另一端的时间差为2秒，则桥长________米，空气中和钢铁中声波的频率之比是________，波长之比是________．

9．某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来；某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200μs后收到反射波；隔0.8s后再发出一个脉冲，经198μs收到反射波，已知无线电波传播的速度为c＝3×108m/s，求飞机的飞行速度v.

10.某列波以60°的入射角从介质甲射到介质乙的界面上同时发生反射和折射，若反射波线与折射波线成90°角，

波在介质乙中的波速为1.2×105

km/s，求波在介质甲中的速度是多少？

11.一木匠在房顶上用铁锤钉钉子，有一位过路者在观察，他看到锤子举到最高点时，也恰好听到敲打声，他抬手看了看手表，木匠敲了8下用4 s，他便很快估计出他到木匠的最小距离不小于85 m，设声速为340 m/s，木匠上举和向下放锤的时间相等，说说旁观者用的方法，写出他到木匠距离的表达式．

12．一平面波，以30°的入射角投射到两种介质的交界面，发生了折射，折射角为45°，当入射波的波长为10厘米时，那么折射波的波长是多少？