10.,惠更斯,克里斯蒂昂(1629—1695)伽利略时代和艾萨克牛顿时代之间最伟大的科学家,他发明了第一具成功的摆钟(还有好多其他发明),设计并改进了天文望远镜,提出了完整的光的波动说。惠更斯遭到了当时最高标准的教育,1645-1647年他在莱顿学院通读了物理和法学,之后到布雷达继续攻读法学五年。通过望远镜的观察,惠更斯对光的本质发生了兴趣,并成立了用波描述光的行为的完整理论。这一工作在1678年致美国科大学的信函中首次发表,其完整方式则于1690年发表在他的《论光》一书中。惠更斯原理波前1.1在同一时刻,波动传播所至的点集合称为波前),如水波的相邻波峰(谷)联机。1.2直线波的波前为直线,点波源在平面上的波前为圆周线,在空间中则为球面。1.3波动行进的方向恒与波前保持垂直。子波原理的内容(1678年):1)光波波前上每一点可看成一个新的次级波源,发出子波;2)下一个时刻的波前为所有子波的共同包络面;3)波的传播方向在子波源与子波面和包络面的切点的连线方向上。一、惠更斯原理一、惠更斯原理任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源,各自发出球面波;在以后的任何时刻,所有那些次波波面的包络面产生整个波在该时刻的新波面。
vt成功之处直线传播规律反射折射规律双折射现象较好的解释光的定性的解释光的干涉、衍射现象不足之处不能解释干涉衍射光的振幅变化不能解释衍射光强的重新分布惠更斯原理波前上的每一点可以视为微小子波的来源,子波并以整体的声速向波之行进方向扩充。下一时刻的波前为与各子波相切的曲面。按照惠更斯原理,若某顿时波前为PP′曲面,在Δt时间过后,波前的位置为QQ′曲面,波形进行方向与波前垂直。海面形成直线波的顿时波形光折射的原因惠更斯原理,波前AA′及波前BB′上各点到波源的距离都相同。直线前进的平面波,若不碰到任何阻挠,下一时刻的波前形状也会是直线。vDt子波构成的球面波波前惠更斯原理对波的传播衍射现象:波传播过程中当碰到障碍物时,能绕开障碍物的边沿而传播的现象。时刻波面刻波面平面波波传播方向如你家在大山后,听广播和看电视那个更容易?(若广播台、电视台都在山两侧)惠更斯原理对波的反射和折射的解释波的反射(略)衍射现象明显与否与障碍物的大小和波长之比有关用画图法求出折射波的传播方向BC=u媒质1媒质2折射波传播方向AE=u由图有波的折射定理i--入射角,r--折射角(1)折射线、入射线和界面法线在同一平面内。惠更斯原理对波的衍射现象的解释衍射现象:波传播过程中当碰到障碍物时,能绕开障碍物的边沿而传播的现象。
时刻波面刻波面平面波波传播方向在上面在上面在不改变波源的条件下,将障碍屏的孔由较大在不改变波源的条件下,将障碍屏的孔由较大逐步变小。可以见到波的衍射现象越来越显著。由此逐步变小。可以见到波的衍射现象越来越显著。由此得出推论:障碍物越小,衍射现象越显著。得出推论:障碍物越小,衍射现象越显著。可能的话,在不改变障碍孔的条件下,使水波的波可能的话,在不改变障碍孔的条件下,使水波的波长逐步变大或逐步变小。可以听到,当波长越小时,长逐步变大或逐步变小。可以听到,当波长越小时光折射的原因惠更斯原理,波的衍射现象越显著。由此强调:当障碍物的大小与波的衍射现象越显著。由此强调:当障碍物的大小与波长相差不多时,波的衍射现象较显著。波长相差不多时,波的衍射现象较显著。障碍物或孔的大小比波长小,或则与波长相差不多。障碍物或孔的大小比波长小,或则与波长相差不多。波的衍射现象是波所特有的现象。波的衍射现象是波所特有的现象。声音传播中的“隔墙有耳”现象;在卧室中可以声音传播中的“隔墙有耳”现象;在卧室中可以接受到收音机和电视讯号,是电磁波的衍射现象。接受到收音机和电视讯号,是电磁波的衍射现象。子波原理的内容(1678年):1)光波波前上每一点可看成一个新的次级波源,发出子波;2)下一个时刻的波前为所有子波的共同包络面;3)波的传播方向在子波源与子波面和包络面的切点的连线方向上。vDt子波构成的球面波波前球面波的传播狭缝波的叠加声音在障碍物缺口边扩散使不在缺口正前方的人也可看到声音。在缺口上以5个点代表5个惠更斯子波的波源,而其共同切面可向非直线方向扩充。