惠更斯的衍射原理
惠根'波分析原理有助于您理解物體周?chē)ǖ倪\(yùn)動(dòng)。波浪的行為有時(shí)可能是違反直覺(jué)的。它很容易思考波浪，就好像它們只是直線移動(dòng)一樣，但我們有充分的證據(jù)表明這往往不是真的。
例如，如果有人尖叫，聲音會(huì)從那個(gè)人的各個(gè)方向蔓延。但是，如果他們'只在一個(gè)門(mén)的廚房里大聲喊叫，那么朝著門(mén)進(jìn)入餐廳的波浪就會(huì)通過(guò)那個(gè)門(mén)，但其余的聲音會(huì)撞到墻上。如果餐廳是L形的，并且有人在一個(gè)角落周?chē)⑼ㄟ^(guò)另一扇門(mén)的起居室中，他們?nèi)匀粫?huì)聽(tīng)到大聲。如果聲音從大聲喊叫的人直線移動(dòng)，這將是不可能的，因?yàn)橛?d聲音無(wú)法在角落移動(dòng)。
Christiaan Huygens（1629-1695）解決了這個(gè)問(wèn)題，他也因創(chuàng)造一些第一個(gè)機(jī)械時(shí)鐘而聞名，他在這方面的工作對(duì)艾薩克·牛頓爵士在發(fā)展他的粒子理論時(shí)產(chǎn)生了影響。光。
Huygens'原則定義
惠更斯'波分析原理基本上指出：
波前的每個(gè)點(diǎn)可以被認(rèn)為是以等于波的傳播速度的速度在所有方向上展開(kāi)的次級(jí)小波的源。
這意味著當(dāng)你有一個(gè)波時(shí)，你可以將波的"邊緣"視為實(shí)際創(chuàng)建一系列圓形波。在大多數(shù)情況下，這些波結(jié)合在一起只是繼續(xù)傳播，但在某些情況下，會(huì)產(chǎn)生顯著的可觀測(cè)效應(yīng)。波前可以看作是所有這些圓形波的切線。
這些結(jié)果可以與Maxwell's方程分開(kāi)獲得，盡管惠更斯'、 原理（首先出現(xiàn)）是一個(gè)有用的模型，通常便于計(jì)算波現(xiàn)象。令人感興趣的是，惠更斯'工作先于詹姆斯·克萊克·麥克斯韋爾（James Clerk Maxwell）大約兩個(gè)世紀(jì)，但似乎預(yù)料到了這一點(diǎn)，沒(méi)有麥克斯韋爾提供的堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。安培's定律和法拉第's定律預(yù)測(cè)電磁波中的每個(gè)點(diǎn)都作為連續(xù)波的來(lái)源，這與惠更斯完全一致'分析。
惠更斯'原理和衍射
當(dāng)光穿過(guò)孔（屏障內(nèi)的開(kāi)口）時(shí)，孔內(nèi)光波的每個(gè)點(diǎn)都可以被視為產(chǎn)生從孔向外傳播的圓形波。
因此，孔徑被視為創(chuàng)建新的波源，其以圓形波前的形式傳播。波前的中心具有更大的強(qiáng)度，隨著接近邊緣而強(qiáng)度衰減。它解釋了觀察到的衍射，以及為什么通過(guò)光圈的光不能在屏幕上產(chǎn)生光圈的完美圖像。邊緣"展開(kāi)幼兒保健小知識(shí)"基于此原則。
工作中這一原則的一個(gè)例子在日常生活中很常見(jiàn)。如果有人在另一個(gè)房間里打電話給你，聲音似乎來(lái)自門(mén)口（除非你有非常薄的墻壁）。
惠更斯'原理和反射/折射
反射和折射的規(guī)律都可以從惠更斯得出。沿著波前的點(diǎn)被視為沿著折射介質(zhì)表面的源，此時(shí)整個(gè)波基于新介質(zhì)彎曲。
反射和折射的效果是改變由點(diǎn)源發(fā)射的獨(dú)立波的方向。嚴(yán)格計(jì)算的結(jié)果與從Ne得到的結(jié)果相同wton's幾何光學(xué)（如Snell's折射定律），它是根據(jù)光的粒子原理推導(dǎo)出來(lái)的，盡管Newton's方法在衍射解釋中不太優(yōu)雅。
由Anne-Marie Helmenstine博士編輯。
