南方醫(yī)科大學(xué)《大學(xué)物理》ch11-5-lzj

§11-5惠更斯原理(Huygens’principle)

惠更斯（ChristiaanHuygens,1629～1695）荷蘭物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、他是介于伽利略與牛頓之間一位重要的物理學(xué)先驅(qū)。

惠更斯1629年4月14日出生于海牙，父親是大臣、外交官和詩人，常與科學(xué)家往來?；莞棺杂茁斆骱脤W(xué)，思想敏捷，多才多藝，13歲時就自制一架車床，并受到當(dāng)時成名人的笛卡兒的直接指導(dǎo)，父親曾親熱地叫他為“我的阿基米德”．16歲時進(jìn)萊頓大學(xué)攻讀法律和數(shù)學(xué)，兩年后轉(zhuǎn)入布雷達(dá)大學(xué)，1655年獲法學(xué)博士學(xué)位，隨即訪問巴黎，在那里開始了他重要的科學(xué)生涯．1663年訪問英國，并成為剛建不久的皇家學(xué)會會員．1666年，應(yīng)路易十四邀請任剛建立的法國科學(xué)院院士．惠更斯體弱多病，全身心獻(xiàn)給科學(xué)事業(yè)，終生未婚．1695年7月8日逝于海牙．

知某一時刻波前，可用幾何方法決定下一時刻波前；給出波在空間逐次傳播的圖像。討論§11-5惠更斯原理(Huygens’principle)

一.惠更斯原理行進(jìn)中的波面上任意一點都可看作是新的子波源（點波源）；(3)各個子波所形成的包絡(luò)面，就是原波面在一定時間內(nèi)所傳播到的新波面。(2)所有子波源各自向外發(fā)出許多子波(次級波)；我們知道，波在均勻各向同性介質(zhì)中傳播時，波面及波前的形狀不變，波線也保持為直線，沿途不會改變波的傳播方向。例如波在水面上傳播時，只要沿途不遇到什么障礙物，波前的形狀總是相似的，圓圈形的波前始終是圓圈，直線形的波前始終保持直線。也就是說，波沿直線傳播?？墒牵?dāng)波在傳播過程中遇到障礙物時，或當(dāng)波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時，波面的形狀和波的傳播方向（即波線方向）將發(fā)生改變。例如水波可以通過障礙物的小孔，在小孔后面出現(xiàn)圓形的波，原來的波前、波面都將改變，就好像是以小孔為新的波源一樣。它所發(fā)射出去的波叫子波。從這種觀點出發(fā)，惠更斯得出一條原理，稱為惠更斯原理?；莞乖韮?nèi)容如下：介質(zhì)中，波傳到的各點不論在同一波前或不同波前上，都可看作是發(fā)射子波的波源。在任一時刻這些子波的包跡就是該時刻的波前。利用惠更斯原理可以由已知的波前通過幾何作圖方法確定下一時刻的波前，從而確定波的傳播方向。例如當(dāng)波在均勻的各向同性介質(zhì)中傳播時，用上述作圖法求出的波前的幾何形狀總是保持不變的。用惠更斯原理求球面波的波前用惠更斯原理求平面波的波前應(yīng)該指出，惠更斯原理很好地解釋了波的傳播方向問題，但卻沒有給出子波強(qiáng)度的分布，后來菲涅耳對惠更斯原理做了重要補(bǔ)充，解決了波的強(qiáng)度分布問題，這就是在光學(xué)中有重要應(yīng)用的惠更斯-菲涅耳原理。t時刻波面

t+

t時刻波面

波的傳播方向R1R2S1S2O(2)亦適用于電磁波，非均勻和各向異性媒質(zhì)；(3)解釋衍射(wavediffraction)

、反射、折射(reflection&refraction)現(xiàn)象；(4)不足之處不能說明子波為何不能倒退。

未涉及振幅，相位等的分布規(guī)律未涉及波在傳播過程中的強(qiáng)度問題，因而對某些波動現(xiàn)象(如干涉等)不能說明。

二.波的衍射(wavediffraction)

1.現(xiàn)象波傳播過程中當(dāng)遇到障礙物時,能

繞過障礙物的邊緣而傳播的現(xiàn)象。(偏離了直線傳播)

2.作圖可用惠更斯原理作圖···a·比較兩圖利用惠更斯原理定性地解釋波的衍射現(xiàn)象BC