惠更斯的衍射原理

惠根'波分析原理有助于您理解物体周围波的运动。波浪的行为有时可能是违反直觉的。它很容易思考波浪,就好像它们只是直线移动一样,但我们有充分的证据表明这往往不是真的。

例如,如果有人尖叫,声音会从那个人的各个方向蔓延。但是,如果他们'只在一个门的厨房里大声喊叫,那么朝着门进入餐厅的波浪就会通过那个门,但其余的声音会撞到墙上。如果餐厅是L形的,并且有人在一个角落周围并通过另一扇门的起居室中,他们仍然会听到大声。如果声音从大声喊叫的人直线移动,这将是不可能的,因为有'd声音无法在角落移动。

Christiaan Huygens(1629-1695)解决了这个问题,他也因创造一些**个机械时钟而闻名,他在这方面的工作对艾萨克·牛顿爵士在发展他的粒子理论时产生了影响。光。

Huygens'原则定义

惠更斯'波分析原理基本上指出:

波前的每个点可以被认为是以等于波的传播速度的速度在所有方向上展开的次级小波的源。

这意味着当你有一个波时,你可以将波的"边缘"视为实际创建一系列圆形波。在大多数情况下,这些波结合在一起只是继续传播,但在某些情况下,会产生显着的可观测效应。波前可以看作是所有这些圆形波的切线

这些结果可以与Maxwell's方程分开获得,尽管惠更斯'、 原理(首先出现)是一个有用的模型,通常便于计算波现象。令人感兴趣的是,惠更斯'工作先于詹姆斯·克莱克·麦克斯韦尔(James Clerk Maxwell)大约两个世纪,但似乎预料到了这一点,没有麦克斯韦尔提供的坚实的理论基础。安培's定律和法拉第's定律预测电磁波中的每个点都作为连续波的来源,这与惠更斯完全一致'分析。

惠更斯'原理和衍射

当光穿过孔(屏障内的开口)时,孔内光波的每个点都可以被视为产生从孔向外传播的圆形波。

因此,孔径被视为创建新的波源,其以圆形波前的形式传播。波前的中心具有更大的强度,随着接近边缘而强度衰减。它解释了观察到的衍射,以及为什么通过光圈的光不能在屏幕上产生光圈的完美图像。边缘"展开幼儿保健小知识"基于此原则。

工作中这一原则的一个例子在日常生活中很常见。如果有人在另一个房间里打电话给你,声音似乎来自门口(除非你有非常薄的墙壁)。

惠更斯'原理和反射/折射

反射和折射的规律都可以从惠更斯得出。沿着波前的点被视为沿着折射介质表面的源,此时整个波基于新介质弯曲。

反射和折射的效果是改变由点源发射的独立波的方向。严格计算的结果与从Ne得到的结果相同wton's几何光学(如Snell's折射定律),它是根据光的粒子原理推导出来的,尽管Newton's方法在衍射解释中不太优雅。

由Anne-Marie Helmenstine博士编辑。

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