的波面又叫波前,波面是平面的波叫做平面波,波面是球面的波叫做球面波.
(2)波线:垂直于波面并指向波传播方向的直线叫做波线,如图1所示为球面波的波面与波线示意图.
图1
2.惠更斯原理
(1)内容:介质中波前上的各点,都可以看作是一个新的波源(子波源),并发出子波;其后,这些子波的包络面就是新的波面.这就是惠更斯原理.
(2)作用:如果知道某时刻一列波的某个波面的位置,还知道波速,利用惠更斯原理就可以得到下一时刻这个波面的位置,从而确定波的传播方向.
例1 利用惠更斯原理解释这个现象:如图2所示,在直线波纹的水波传播过程中,到达一个宽度与波长相差不多的狭缝时,在狭缝后面的波纹呈圆形,且以缝为圆心沿半径方向向周边传去.
图2
答案 因波在传播过程中所到达的每一点都可看做新波源,所以当波面到达挡板上的狭缝时,位于狭缝的点是新波源,故狭缝后面形成以狭缝为中心的圆形波纹向外传播.
二、机械波的反射和折射
[问题设计]
1.我们知道光有反射、折射现象,机械波是否也具有反射、折射现象呢?能举例说明机械波的反射现象吗?
答案 机械波也具有反射和折射现象,声波的反射现象比较常见.例如:对着山崖或高墙说话时,听到的回声;夏日的雷声轰鸣不绝,是声波在云层界面的多次反射.
2.请用惠更斯原理推导波的反射定律.
答案 如图所示,一列平面波射到两种介质的界面,由于入射波的传播方向与界面不垂直,a、b、c三条波线不同时到达界面,过a的入射点A作波面AF,在波面AF上找三点A、C、B作为子波源;设波速为v,取时间间隔Δt=;作Δt时间后子波源A、C、B发出的子波波面B′F′,根据波线与波面的方位关系画出反射波线.