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惠更斯原理
一、惠更斯原理（Huygens principle）
前面讨论了波动的基本概念，现在讨论
其传播方向、
与波的传播特性有关的现象、原理和规律。
频率和振幅都有可能改变。
由于某些原因，
波在传播中，
惠更斯原理
1678年惠更斯提出简洁的作图法，定性解
决了波的传播方向问题，称为惠更斯原理。
它在研究波的传播问题中，具有重要作用。
[例] 一平面简谐波在弹性媒质中传播，在媒质质元从最大位移处回到平衡位置的过程中( )
(A)它的势能转换成动能.
(B)它的动能转换成势能.
(C)它从相邻的一段媒质质元获得能量，其能量逐渐增加.
(D)它把自己的能量传给相邻的一段媒质质元，其能量逐渐减小.
答案：(C)
[思考]
在相反过程中，结果
(D)
例.一平面简谐波在弹性介质中传播，当某质元处于负的最大位移处时，它的能量有[ 　 ]
（A）动能为零，势能最大
（B）动能最大，势能为零
（C）动能最大，势能最大　
（D）动能为零，势能为零
答：（D）
——波场中单位体积内波的能量
2. 能量密度
3. 平均能量密度—能量密度在一个周期内的平均值
普适
能流(瞬时功率)
2. 平均能流
定义式
对细棒纵谐波
udt
S
1. 能流 单位时间内通过某面积的能量
→质元的能量不断变化
→有能量的传播(流动）
能流密度(功率密度) 波的强度
1.能流密度
单位时间内垂直通过单位面积的能量
即通过单位面积的能流
2.平均能流密度（也称波的强度）
任意谐波
例 证明球面波的振幅与离开其波源的距离成反比。
证：介质无吸收，通过两个球面的平均能流相等.
球面简谐波的表达式
球面波的强度随距离而衰减，振幅也随距离而减小.
例. 广播电台的平均辐射功率为20kW，辐射能量均匀分布在以电台为中心的球面上，则距电台10km处电磁波平均辐射强度为 .
解：
惠更斯原理的基本内容：
媒质中波动传到的各点，都可看作是发
射子波的波源(点波源)，在其后的任一时刻，
这些子波的包络面就是该时刻的波面。
子波概念 波面上任一点都是新的振源，其
所发出的波叫子波。
子波面的包络面 -- 新波面
t 时刻各子波波面的公共切面（包络面）
就是该时刻的新波面
波线
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t + t
t

在各向同性介质中传播
根据惠更斯原理，可用几何作图方法，求出下一时刻的波面。
波前
波线
应该指出，惠更斯原理没有说明子波的强度分布，
因而只能解决波动传播方向问题。
二、惠更斯原理的应用
1. 解释波的衍射现象
衍射---偏离原来直线传播的方向
所以：衍射是波动的判据
平面波经小孔衍射成球面波
衍射物
入射波
衍射是否明显？
视衍射物（包括孔、缝）的线度与波长相比较
对一定波长的波 线度小衍射现象明显
线度大衍射现象不明显
入射波
平面波
入射波
平面波
衍射物
衍射物
平面波经小孔衍射成球面波

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