惠更斯原理次波假设
惠更斯原理是法国物理学家兼数学家兼光学家克里斯蒂安·惠更斯在17世纪末提出的一种光的传播理论。其核心思想是，光传播时，每个波
前上的每一点成为次级波源，它们的振动构成了下一个瞬时波前。这一理
论奠定了现代光的研究基础，尤其在衍射和干涉现象的解释上起到了关键
作用。所谓“次波假设”即指的是惠更斯提出的波动理论中关于次级波源
的假设。
根据惠更斯的次波假设，当光线传播时，在每个波前上的每个点都可
以看作是发出了一个次级波源，这些次级波源进而产生了新一轮的波前。
这些次级波源的幅度和相位与原初波源的波相同。而在接近边缘的区域，
这些次级波源的振动几乎是无限多的，它们会干扰相邻的次级波源的振动。
据此，惠更斯给出了衍射和干涉两个现象的解释。衍射是指光通过一
些边缘或开口时，它的传播方向发生偏离，并出现扩散和弯曲的现象。根
据次波假设，当光线传播到边缘或开口附近时，原始波前上的每个点都成
为了一个次级波源，这些次级波源的振动会以球面的形式扩散，并在空间
中重叠和相干，从而形成衍射的干涉图样。
干涉是指两束或多束光线相遇时产生的光强增强或减弱的现象。根据
次波假设，当两束光线相遇时，它们会产生新的波前，并在相遇点上重新
交叠。如果两束光线的相位相同，则它们的振动是同步的，会加强彼此；
如果相位相差半个波长，则相位相反，会使彼此干涉，产生干涉条纹。
惠更斯的次波假设为解释衍射和干涉现象提供了一种有效的理论框架。它揭示了光波的性质和传播方式，对后来的光学理论的发展起到了重要的
影响。后续的光学科学家进一步完善和发展了惠更斯原理，如杨氏双缝实验、杨氏栅片实验等，验证了次波源的存在和光的波动性。
除了在光学领域的应用，惠更斯原理的泛适性还被拓展到其他波动领域。例如，惠更斯原理在水波、声波等波动现象中也得到了成功应用，进一步丰富了波动理论的内涵。
总之，惠更斯原理的次波假设提供了解释光的传播和波动现象的一种新的视角。它不仅丰富了光学的理论体系，也为其他波动领域的研究提供了启示。通过过去几个世纪的研究和发展，惠更斯原理成为了当代光学和波动学研究的基础，并衍生出了许多重要的应用和技术。
惠更斯原理，菲尔马定理 声音的基本性质特点
声音的基本性质 一、声音的产生 声音产生于物体的振动。例如，讲话声音产生于喉管内声带的振动，扬声器（喇叭）发声产生于纸盆的振动，机械噪声产生于机械部件的振动等。我们把能够发出声音的物体称为声源。 声源发声后，还要经过一定的介质才能向外传播。例如扬声器发声，当外加信号使扬声器纸盆来回振动时，随之也使它邻近的空气振动起来。当纸盆向某个方向振动时，便压缩其邻近空气，使这部分空气变密；当纸盆向相反方向振动时，这部分空气变稀疏。邻近空气这样一疏一密地随着纸盆的振动而振动，同时又使较远的空气做同样的振动，空气这种一疏一密地振动传播的波叫做声波。声波的传播示意图如图1-1所示。声波以一定速度向四面八方传播，当声波传到入耳中时，会引起人耳鼓膜发生相应的振动，这种振动通过听觉神经，使我们产生声音的感觉。 由此可见，听到声音，要有三个基本条件。一是存在发声体或声源。二是要有传播过程中的弹性介质，例如空气，或者液体、固体的弹性介质；真空中没有弹性介质，所以真空不能传送声波：月球上没有空气，所以月球上是无声的世界。三是要通过入耳听觉才能产生声音的感觉。 声波的传播 声波的传播也可以用水面波作形象的比喻。把一石块投入平静的水中，水面上便可看到一圈圈的水面波，它由波峰和波谷这样高低起伏交替变化着向外传播。因为水面在波动，所以水面波带有能量。如果在水面卜浮一很小的木块，就可以看到这一小木块随着水面波峰波谷做上下运动，待水面平静下来，木块则仍停留在它的原来位置。由此可见，水的质点本身并不沿着波动前进，而是水波动的能量从一部分水面到邻近的另一部分水面相继传递。这与声波在空气中传播时空气层并不跟随声音一块传播出去，而只是在平衡位置附近振动是相似的。所以说声波的传播，实际上是声波的能量随声波在传播。有声波存在的空间叫做声场。 但是，声波与水波也有不同，水面波的振动方向与波的传播方向相垂直，因此水波是一种横波。声波的传播方向与疏密相间振动方向是一致的，所以声波在空气中的表现形式是纵波。 由上述可见，振动和波动是互相密切联系的运动形式，振动是波动的产生根源，而波动是振动的传播过程。声音的本质是一种波动，因此声音也叫声波。为了清楚起见，通常把声的物理过程称为声波，而把与听觉有关的过程称为声音。 二、频率、波长与声速 声源完成一次振动所经历的时间称为周期，记作T为秒(s)。Is内振动的次数称为频率，记作ƒ单位为赫兹( Hz)，它是周期的倒数，即 声源的振动能产生声波，但不是所有振动产生的声波人们都能听得见，这是由于人耳特性决定的。只有当频率在20～20000Hz范围内的声波传到人耳，引起耳膜振动，才能产生声音的感觉。所以通常将频率在20—20000Hz范围内的声波叫做可听声。低于20Hz的
惠更斯原理次波假设 惠更斯原理是法国物理学家兼数学家兼光学家克里斯蒂安·惠更斯在17世纪末提出的一种光的传播理论。其核心思想是，光传播时，每个波 前上的每一点成为次级波源，它们的振动构成了下一个瞬时波前。这一理 论奠定了现代光的研究基础，尤其在衍射和干涉现象的解释上起到了关键 作用。所谓“次波假设”即指的是惠更斯提出的波动理论中关于次级波源 的假设。 根据惠更斯的次波假设，当光线传播时，在每个波前上的每个点都可 以看作是发出了一个次级波源，这些次级波源进而产生了新一轮的波前。 这些次级波源的幅度和相位与原初波源的波相同。而在接近边缘的区域， 这些次级波源的振动几乎是无限多的，它们会干扰相邻的次级波源的振动。 据此，惠更斯给出了衍射和干涉两个现象的解释。衍射是指光通过一 些边缘或开口时，它的传播方向发生偏离，并出现扩散和弯曲的现象。根 据次波假设，当光线传播到边缘或开口附近时，原始波前上的每个点都成 为了一个次级波源，这些次级波源的振动会以球面的形式扩散，并在空间 中重叠和相干，从而形成衍射的干涉图样。 干涉是指两束或多束光线相遇时产生的光强增强或减弱的现象。根据 次波假设，当两束光线相遇时，它们会产生新的波前，并在相遇点上重新 交叠。如果两束光线的相位相同，则它们的振动是同步的，会加强彼此； 如果相位相差半个波长，则相位相反，会使彼此干涉，产生干涉条纹。 惠更斯的次波假设为解释衍射和干涉现象提供了一种有效的理论框架。它揭示了光波的性质和传播方式，对后来的光学理论的发展起到了重要的
影响。后续的光学科学家进一步完善和发展了惠更斯原理，如杨氏双缝实验、杨氏栅片实验等，验证了次波源的存在和光的波动性。 除了在光学领域的应用，惠更斯原理的泛适性还被拓展到其他波动领域。例如，惠更斯原理在水波、声波等波动现象中也得到了成功应用，进一步丰富了波动理论的内涵。 总之，惠更斯原理的次波假设提供了解释光的传播和波动现象的一种新的视角。它不仅丰富了光学的理论体系，也为其他波动领域的研究提供了启示。通过过去几个世纪的研究和发展，惠更斯原理成为了当代光学和波动学研究的基础，并衍生出了许多重要的应用和技术。
HUYGENS-FRESNEL PRINCIPLE 惠更斯-菲涅耳原理 目录 The One---The Origin of the Huygens-Fresnel principle The Two ---The Essence of the Huygens-Fresnel principle The Three---The Conclusion of the Huygens-Fresnel principle 一、惠更斯-菲涅耳原理的起源 二、惠更斯-菲涅耳原理的本质 三、惠更斯-菲涅耳原理的结论 The One---The Origin of the Huygens-Fresnel principle 一、惠更斯-菲涅耳原理的起源 The penetration of light waves into the region of a geometrical shadow can be explained with the aid of Huygens'principle.This principle,however,gives no information on the amplitude and ,consequently,on the intensity of waves propagating in different directions. The French physicist Augustin Fresnel (1788~1827) supplemented Huygens'principle with the concept of the interference of secondary waves.Taking into account the amplitudes and phases of the secondary waves makes it possible to find the amplitude of the resultant wave for any point of space .Huygens'principle developed in this way was named the Huygens-Fresnel principle 光波进入几何阴影区的渗透可以用惠更斯原理.这个原理虽然没有给出振幅信息.因此，对在不同方向上传播的波的强度。法国物理学家奥古斯丁-菲涅耳（1788 ~ 1827）补充了惠更斯原理的次波的干涉的概念。考虑到振幅和二次波的相位使得有可能找到任何点的空间所得到的波的振幅。惠更斯原理以这种方式发展被命名为惠更斯-菲涅耳原理。 The Two ---The Essence of the Huygens-Fresnel principle 二、惠更斯-菲涅耳原理的本质 According to the Huygens-Fresnel principle .Every element of wave surface S (Fig.1.1) is the source of a secondary spherical wave whose amplitude is proportional to the size of element dS.The amplitude of a spherical wave diminishes with the distance r from its source according to the law 1/r.Consequently,the oscillation rives from each section dS of a wave surface at point in front of this surface . Is the the phase of the oscillation where wave surface S is ,k is the wave number ,r isthe distance from surface element dS topoint Parrives from each section dS of a wave surface at point P in front of this surface . The factor is determined by theamplitude on the light oscillation at the location of dS .The coeffcient ()00cos a kr wt r d a K dE s +-=0a ?
惠更斯原理解释衍射 惠更斯原理是描述波动现象中衍射现象的一种基本原理。衍射是波动现象中的特有现象，描述的是波与障碍物或孔径的相互作用过程中的传播特性。下面将从最基本的波动模型和惠更斯原理出发，详细解释衍射现象的发生及其原因。 首先，我们来了解一下波动现象中的基本模型。波动现象可以使用波动方程来描述，其中最基本的波动方程就是三维空间中的波动方程。对于一维情况下的波动，波动方程可以简化为一维波动方程： ∂²u/∂t²= c²∂²u/∂x² 其中，u(x,t)表示波幅的分布，c表示波速，x表示空间坐标，t表示时间。以上方程描述了波动在时空中传播的规律。 在波动现象中，惠更斯原理是解释波通过障碍物或孔径传播后形成衍射的一种基本原理。惠更斯原理的核心思想是，波通过某一点后，每个点都可以看作是一个次波源，次波源发出的波以原波的波前为基准继续传播。 对于障碍物上的波动衍射现象，可以通过以下步骤进行解释。假设有一个平面波垂直照射到一个波长远大于障碍物尺寸的障碍物上。根据惠更斯原理，波通过障碍物上每个点后，各个点都可以看作是次波源。这样，在障碍物后方可以看到波阻塞部分的背后出现了新的波源。
具体通过惠更斯原理进行推导。在波阻塞区域的每个点都可以看作是一个次波源。这些次波源发出的波以波阻塞区域的波前（即原波的波前）为基准继续传播。在波传播过程中，不同次波源发出的波相位存在差异，当波阻塞区域的尺寸大于波长时，波的传播过程会导致相干干涉现象的产生。具体而言，当障碍物上不同点的次波源相对于某一特定观测点的相位差达到整数倍时，这些次波源的波振幅将相长干涉，使得观测点的波幅增强；当次波源的相位差为奇数倍时，这些次波源的波振幅将相消干涉，使得观测点的波幅减弱或干脆消失。 相干干涉的结果，就是障碍物后形成的衍射现象。通过惠更斯原理的推导，可以得到经典的夫琅禾费衍射公式，用于计算衍射波的幅度分布。夫琅禾费衍射公式可以用来解释从一个狭缝或者一个光阑上发出的波的传播特性。 在绕射现象中，光通过狭缝或者孔径后会发生弯曲，即传统的几何光学中所描述的直线传播效应无法预测地形成了局部的偏离。这是因为在波动光学中，波面在通过狭缝或者孔径后会发生弯曲，这种弯曲就是衍射现象。 总结来说，惠更斯原理对波的传播进行解释，每个点都可以看作是次波源。障碍物或者孔径对波传播过程中产生的相位差导致相干干涉，形成了衍射现象。惠更斯原理的应用使我们能够理解光线如何避开障碍物，绕射到背后的区域，为我们认识光的传播提供了基础。衍射现象的研究在物理学、光学等领域有着广泛的应
1惠更斯－菲涅尔原理 ? 惠更斯－菲涅耳原理可以表述如下： ? 波前上每一个面元都可看成是新的振动中心，它们发出次波（频率与入射波相同）; ? 在空间某一点P 的振动是所有这些次波在该点的相干迭加。 ? 是相干叠加→复振幅叠加 ? 如图所示。点光源S 在波面∑’ 上任一点Q 产生的复振幅为 ? 式中，A 是离点光源单位距离处的振幅， ? R 是波面∑’的半径。 ? 在Q 点处取面元d σ，面元发出的子波在P 点产生的复振幅与在面元上的复振幅 、 面元大小和倾斜因子K(θ)成正比。 ? 面元d σ在P 点产生的复振幅可以表示为 ? K(θ)表示子波的振幅随面元法线与QP 的夹角θ的变化。（ θ称为衍射角） ? c 为一常数,r=QP 。 ? 菲涅耳假设：当时θ=0 ，倾斜因子K 有最大值，随着增加θ↑ ，K 减小， ? 当θ≥π/2时，K=0。 (基尔霍夫理论证明不正确) ? 对P 点产生作用的将是波面∑’中界于z z’范围内的波面∑上的面元发出的子波。 ? 则： ? 此即为惠更斯－菲涅耳原理的菲涅耳表达式，此关系式还可推广为（5－4）式， ? 即 ? 若： ? 有： 2基尔霍夫衍射理论 ? 基尔霍夫理论，只适用于标量波的衍射，故又称标量衍射理论。 3巴俾涅（Babinet ）原理 即两个互补屏单独产生的衍射场的复振幅之和等于没有屏时的复振幅。在 的那些点，两个互补屏单独产生的强度相等。 菲涅耳衍射是普遍的，夫琅和费衍射是菲涅耳衍射的特例 ? 基尔霍夫衍射公式的近似： ? 1.傍轴近似：入射光垂直孔径面 ? 2.菲涅耳近似 ： S ()ikR R A E Q exp ~→= ()()()()σθd r ikr R ikR A cK P E d exp exp ~→= ()()()()??∑=σθd r ikr K R ikR A c P E exp exp ~ () ikR R A E Q exp ~ =()()()()?? ∑=σθd K r ikr Q E c P E exp ~~ ()0P ~=E ()111,1z r K ≈=θ()()????????????????-+-+=2121211211z y y x x z r
惠更斯光的波动说 引言 惠更斯光的波动说是光学领域的一项重要理论，由法国物理学家克里斯多夫·惠更斯于18世纪末提出。该理论基于波动的性质，揭示了光的传播方式以及折射、干涉、衍射等现象。本文将详细介绍惠更斯光的波动说的背景、基本原理以及在光学中的应用。 背景 在惠更斯之前，人们对于光的传播方式存在着两种主要观点，即粒子说和波动说。粒子说认为光是由许多微小粒子组成，而波动说则认为光是一种波动现象。牛顿的撞击说支持粒子说的观点，而胡克等人对波动说提供了支持。然而，这两种观点都无法解释光的传播现象和干涉效应，因此需要一个更全面的理论来解释这些现象。 光的波动性 根据惠更斯的波动说，光是一种横波，通过介质传播。光的波动性可以通过干涉和衍射现象来证明。干涉是指两个或多个波的相遇产生的干涉图样，常见的干涉现象有杨氏实验和干涉条纹的产生。衍射是指光波通过孔洞或物体边缘时发生的弯曲现象，常见的衍射现象有单缝衍射和双缝衍射。 惠更斯原理 惠更斯光的波动说的核心原理是惠更斯原理。惠更斯原理认为，在光传播过程中，每个点都可以看作是一个次波源，次波源发出的波将在后续的传播过程中与其他波相遇，并通过叠加形成新的波面。这一原理可以解释光的传播和干涉现象。 折射和惠更斯原理 惠更斯的波动说对折射现象也提供了合理的解释。根据惠更斯原理，当光从一种介质传播到另一种介质时，次波源将根据相应介质的折射率发出新的波，形成新的波面。这一解释可以定量地解释折射定律，并为光的传播速度提供了合理的解释。
干涉和惠更斯原理 干涉现象是惠更斯光的波动说的重要应用之一。根据惠更斯原理，两个波相遇时，各个次波源会发出新的波，并在相遇点形成干涉图样。例如，在杨氏实验中，光通过狭缝后形成的次波源会产生干涉现象，最终形成明暗相间的干涉条纹。通过测量这些条纹的间距和角度，可以获得有关光波长和波速的信息。 衍射和惠更斯原理 衍射现象也是惠更斯光的波动说的重要应用之一。根据惠更斯原理，光波传播过程中的每个点都可以看作是次波源，光波通过孔洞或物体边缘时会受到衍射现象的影响。例如，通过一个单缝时，光波会呈现出弯曲的衍射图样，通过一个双缝时，光波会呈现出交替的亮暗条纹。衍射现象是光的波动性的直接证据，也是光学中很多实验和现象的解释基础。 光的波动说的实验验证 为了验证惠更斯光的波动说，科学家进行了许多实验。杨氏实验是其中最重要的实验之一，它通过狭缝产生干涉现象，从而证明了光的波动性。其他实验还包括单缝和双缝衍射实验，通过这些实验可以直接观察光的波动特性。 光的波动说的应用 惠更斯光的波动说在光学领域有着广泛的应用。例如，在光学仪器的设计中，我们需要考虑到光的波动性，以避免产生像差。光的干涉现象也被广泛应用于干涉仪、光栅等设备中。此外，光的衍射现象也用于天文学中的星等测量、医学中的X光衍射等领域。 结论 惠更斯光的波动说是光学领域的一项重要理论，它揭示了光的传播方式以及折射、干涉、衍射等现象。惠更斯原理是该理论的核心，它通过次波源的叠加形成新的波面，解释了光的传播和现象。光的波动性通过干涉和衍射实验得到了验证，并在光学领域有着广泛的应用。光的波动说的提出和发展对于现代光学的进步具有重要的意义。
惠更斯原理与光的直线传播 如果从自然现象的观察层面讲，或者是基于生活经验来说，光的粒子说应该是比光的波动说更“合理”一些，比如，在空气中光沿直线传播与粒子的惯性性质非常得一致，对光的反射现象也是粒子说要直观形象些。毕竟，光的波动理论过于学术化。但是，如果从物理学研究的角度看，在折射现象上，粒子说就过于牵强了，比如说，在透明物质，如玻璃中“光粒子”如何才能前行，且又能直线前进呢？ 现在，我们想光的波动说之所以长时间不被接受，也是自身理论存在较大缺陷的原因。我想最大的问题在于其“机械论”的色彩，即把光现象看成某种机械运动过程。用弹性波的图像去应对光波（这就必须设想存在一种特殊的弹性介质——以态，按照理论要求和实际状况，该介质必须同时具有密度极小和弹性模量极大两方面的性质，而这两方面的物理性质是相互矛盾的），确实是不合逻辑的。 下面，我们一起来体会用惠更斯原理说明光的直线传播现象，从而感受该原理（它可看成是光的波动说的理论核心）的有效性和不足。 1． 惠更斯原理的基本内容 首先我们要明确波面和波线（此处即光线）的概念。物理中的波动，一般都是周期性的，那么，在同一振源的波场中，扰动（波动是扰动在空间里的传播）同时到达的各点具有相同的相位，这些点的轨迹称为波面。比如，由一个点振源发出的波，在各向同性的均匀介质中的波面就是以振源为中心的球面，这种波当然就是球面波。而从离振源很远的地方看，其波面就趋于平面，此即我们常说的平面波。 惠更斯原理就是关于波面传播的理论。它可以通过图1进行 形象地说明： 在某一时刻t 由振源发出的波扰动传播到了波面S 。惠更斯提 出：S 上的每一面元可认为是次波的波源。由面元发出的次波向 四面八方传播，在以后的时刻t '形成次波面。在各向同性的均匀 介质中，次波面是半径为t v ?的球面，其中v 为波速，t t t -'=?， 那么，这些次波面的包络面S '′就是t '时刻总扰动的波面。 很显然，惠更斯原理回避了次波向后传播的可能。 用惠更斯原理可以对光的反射和折射现象作出完美的解释， 这在高中教材中有详细的过程描述。 2． 用惠更斯原理对光的直线传播问题进行解释 要想验证光的直线传播，必须用带小孔的障板把一束较窄 的光分离出来，如图2所示。由这束光的边缘光线就可以考查 直线传播定律是否成立。 我们可以画出点波源Q 发出的球面波传播到障板开口处的 波面。按照惠更斯原理，这波面上每个面元都是一个次波中心，当然只有未被障板遮住的部分AB 发出的次波才对障板后面的 空间起作用。 考虑以后的某一时刻，画出此时波面S 上的AB 部分每点发出的次波的波面，并作这些次波面的包络面CD 。当然CD 也是以Q 为中心的球面的一部分。 针对上面的情况，惠更斯指出，只有各次波的包络面CD 上才发生可觉察的总扰动， 也图 1 图2
惠更斯原理知识要点归纳 惠更斯原理是物理学中的一项基本原理，它是描述波的传播过程的重要依据。本文将对惠更斯原理的相关内容进行归纳总结，帮助读者更好地理解这一重要原理。 1. 惠更斯原理的基本概念 惠更斯原理又称为波前二次重构原理，简要概括为：在任何时刻，波前上的每一点都可以看作是新的次波源，新的次波源所发射出的波，沿原波传播方向重构成为新的波前。 惠更斯原理的阐述可以从两个方面来理解。 （1）波前的演化 惠更斯原理首先强调的是波前的演化，也就是随着时间的推移，波前上各个点的状态不停地发生变化。如下图所示，波源 A 反复振动，向四周传播的波在波前上画出一系列同心圆。 当波源 A 向右移动一个波长时，这些圆圈就排列成更密集的波前一部分，而波后一部分则更加疏松。因此，惠更斯原理认为波前随着时间的推移会不断演化，从而对应出不同的波形。 （2）新的次波源与波的重构 随着波前的演化，惠更斯原理还指出，波在传播过程中始终是以波源为中心进行传播的。当波到达某一点时，这一点的波前表面上的每一个小区域，都会感受到新的次波源发出的波，从而将这个小区域内的波向前传播。 这些新的次波源在整个波前表面上分布均匀，因此它们所发出的波也是均匀分布的。它们之间相互干扰，交织在一起，由此形成了一个新的波前。这样，整个波向前传播的过程就是由无数个波源发出的波汇聚在一起，重构成为新的波前。 惠更斯原理主要应用在波的传播过程中，不论是波的衍射、折射还是反射，都有它的应用。以下是惠更斯原理在波的传播过程中的具体应用： （1）波的衍射和折射 在波通过界面时，界面上的每一点也可以看作是新的次波源，它所发射出的波沿着原波的路径重构成为新的波前，这个过程就是波的折射。 （2）波的反射 惠更斯原理的实验验证主要采用一种双缝干涉实验来进行验证。这个实验的基本原理是在一面屏幕上开两个小缝，当光线透过两个小缝后在另一面屏幕上形成干涉条纹。
利用惠更斯原理证明光的折射定律 惠更斯原理是光学中的重要原理之一，它可以用来证明光的折射定律。惠更斯原理是法国物理学家惠更斯在17世纪提出的，它的基本思想是：每个波前上的每个点都可以看作是一个次波源，它们发出的新的波前是原来波前的衍射。这个原理可以用来解释光的传播，以及光的折射和反射等现象。 光的折射定律是指：光线从一种介质进入另一种介质时，入射角和折射角的正弦之比是一个常数，这个常数叫做这两种介质的折射率之比。这个定律可以用惠更斯原理来证明。 在证明过程中，我们首先需要了解光的波动模型。根据这个模型，光可以看作是由很多个波峰和波谷组成的波浪形式的电磁波。这些波峰和波谷在传播过程中会遇到各种不同介质的边界，这时就会出现反射和折射等现象。 当光线从一个介质进入另一个介质时，它的速度会发生改变，这时就会发生折射现象。根据惠更斯原理，我们可以将入射光线上的每个点都看作是一个次波源，它们发出的新的波前是原来波前的衍射。这些次波源发出的新的波前将会与其他次波源发出的波前相遇，在相遇的地方就会出现增强或者减弱现象。根据这个原理，我们可以推导出光的折射定律。 具体地说，当光线从一个介质进入另一个介质时，它会遇到一个分
界面。在这个分界面上，光线就会发生折射。根据惠更斯原理，我们可以将入射光线上的每个点都看作是一个次波源，它们发出的新的波前是原来波前的衍射。这些次波源发出的新的波前将会与其他次波源发出的波前相遇，在相遇的地方就会出现增强或者减弱现象。如果我们将这些波前画出来，就可以看到一个新的光线从分界面上发出，这个光线的入射角和折射角之间满足光的折射定律。 根据惠更斯原理，我们还可以进一步推导出光的反射定律。当光线从一个介质进入另一个介质时，如果它的入射角大于某个临界角，那么光线就不会折射，而是会被反射回来。这时，我们可以将入射光线上的每个点都看作是一个次波源，它们发出的新的波前是原来波前的衍射。这些次波源发出的新的波前将会与其他次波源发出的波前相遇，在相遇的地方就会出现增强或者减弱现象。如果我们将这些波前画出来，就可以看到一个新的光线从分界面上反射出来，这个光线的入射角和反射角之间满足光的反射定律。 惠更斯原理是光学中的一个重要原理，它可以用来解释光的传播、折射和反射等现象。通过应用惠更斯原理，我们可以推导出光的折射定律和反射定律，这些定律在实际应用中具有重要的意义。
惠更斯原理 惠更斯(Huygens)原理 波面上的每一点（面元）都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络就是该时刻总的波动的波面。其核心思想是：介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的。 光的直线传播、反射、折射等都能以此来进行较好的解释。此外，惠更斯原理还可解释晶体的双折射现象。但是，原始的惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能解释衍射现象，而且由惠更斯原理还会导致有倒退波的存在，而这显然是不存在的。 由于惠更斯原理的次波假设不涉及波的时空周期特性——波长，振幅和位相，虽然能说明波在障碍物后面拐弯偏离直线传播的现象，但实际上，光的衍射现象要细微的多，例如还有明暗相间的条纹出现，表明各点的振幅大小不等，对此惠更斯原理就无能为力了。因此必须能够定量计算光所到达的空间范围内任何一点的振幅，才能更精确地解释衍射现象。 菲涅耳对惠更斯原理的改进 菲涅耳在惠更斯原理的基础上，补充了描述次波的基本特征——位相和振幅的定量表示式，并增加了“次波相干叠加”的原理，从而发展成为惠更斯——菲涅耳原理。这个原理的内容表述如下： 面积元dS所发出的各次波的振幅和位相满足下面四个假设： (1)在波动理论中，波面是一个等位相面。因而可以认为dS面上各点所发出的所有次波都有相同的初位相(可令其为零)。 (2)次波在P点处所引起的振动的振幅与r成反比。这相当于表明次波是球面波。 (3)从面元dS所发次波在P处的振幅正比于dS的面积,且与倾角θ有关，其中θ为dS的法线N与dS到P点的连线r之间的夹角，即从dS发出的次波到达P点时的振幅随θ的增大而减小(倾斜因数)。 (4)次波在P点处的位相，由光程nr决定。
惠更斯原理可以推导出波的反射定律 首先，惠更斯原理告诉我们，入射波会在障碍物上的每一个点上形成 新的次波源。这是因为入射波的每一个点都会向四周发出球面波。这些次 波源发出的波会相互干涉，形成新的波前。 接下来，我们来看一个简单的情景，即平面波从一个平面镜上的入射 和反射过程。设想入射波的波源是平面波的正弦波，在入射波与镜面相接 触的每一个点，都会成为新的次波源。 现在，让我们来看一个特定的点P，它离镜面的距离为d。根据惠更 斯原理，点P上所有次波源发出的波将相互干涉，形成一个新的波前。这 个波前可以被称为点P的像。根据惠更斯原理，入射波的每一个次波源都 可以看做是圆波在空间中波阵面的一部分。这意味着在点P处形成的波前 是由许多球面波阵面平滑的相交而成。 下面，我们考虑点P附近的一个小区域。在这个区域内，由于入射波 和次波源发出的波都是平面波，所以我们可以将这个小区域看做是平面波 的近似。这个近似是连续的，并且通过旋转对称性，可以推导出波向量和 波前的关系。 惠更斯原理告诉我们，波前上的每一个点可以看作是一个次波源。这 些次波源发出的波将在空间中相互干涉，形成新的波前。在点P附近的小 区域内，由于波的旋转对称性，这些次波源发出的波将在点P处相互抵消，只有一个特定的方向上的波被保留下来，形成点P的像。 这个特定的方向就是与镜面成反射角的方向。这是因为我们可以将入 射波看作是从镜面上反射的波，只不过它是在点P处反射的。根据入射波 和反射波之间的相位差，可以推导出入射角等于反射角的关系。
综上所述，惠更斯原理可以很好地解释波的反射现象，并且由此可以 推导出波的反射定律，即入射角等于反射角。这个定律是波动理论的基础，对于解释和理解波传播现象具有重要的作用。
惠更斯原理内容 惠更斯原理是光学中的一个重要原理，它是由法国科学家惠更斯在17世纪提 出的。这个原理在光的传播和衍射现象的解释中起着非常重要的作用。 首先，惠更斯原理认为每一个波前上的每一点都可以作为次波源，它们发出的 次波是原波前传播的波。这就是说，波前上的每一个点都可以发出光波，这些光波会在波前上的下一个时刻形成新的波前。这个过程可以用数学公式来表示，即每一个波前上的点都可以看作是一个次波源，它们发出的波相当于原波前上的点向前传播。 其次，惠更斯原理可以很好地解释光的衍射现象。衍射是光线遇到障碍物或开 口时产生的偏折现象，根据惠更斯原理，光波在通过一个小孔或者遇到障碍物时，每一个波前上的点都会发出次波，这些次波会相互叠加，形成新的波前。这样就会产生衍射现象，使得光线在通过小孔或者遇到障碍物后呈现出弯曲的现象。 另外，惠更斯原理也可以解释光的反射和折射现象。在光线遇到平面镜或者介 质界面时，根据惠更斯原理，光波会在波前上的每一个点发出次波，这些次波会按照一定的规律进行反射或者折射，从而形成我们所观察到的反射和折射现象。 总的来说，惠更斯原理是光学中非常重要的一个原理，它可以很好地解释光的 传播、衍射、反射和折射现象。通过对惠更斯原理的深入研究，我们可以更好地理解光的行为规律，为光学技术的发展提供理论基础。在实际应用中，惠更斯原理也被广泛地运用在光学仪器的设计和光学技术的研究中，对于推动光学领域的发展起着重要的作用。 综上所述，惠更斯原理的提出和应用对光学领域产生了深远的影响，它为我们 理解光的行为规律提供了重要的理论基础，也为光学技术的发展提供了重要的支持。希望通过对惠更斯原理的研究和应用，可以进一步拓展光学领域的研究和应用，促进光学技术的发展和创新。
惠更斯原理波 惠更斯原理是光波传播的基本原理之一。根据惠更斯原理，光波在传播过程中遵循着波的传播规律，即光波传播是通过波前的连续传播而实现的。本文将详细介绍惠更斯原理及其在光学领域的应用。 我们来了解一下惠更斯原理的基本概念。惠更斯原理是法国物理学家惠更斯在17世纪提出的，他认为光波的传播可以看作是波前的连续传播。所谓波前，指的是波的前沿，即波的传播方向上每一点上的振动状态。根据惠更斯原理，波在传播过程中，波前上每一点都可以看作是一个新的波源，它发出的次波与其他波源发出的次波叠加后形成新的波前，从而实现波的传播。这个过程就像是在水面上扔石子，石子落入水中会产生涟漪，涟漪的波前会向四周扩散，不断形成新的波前，从而实现波的传播。 惠更斯原理在光学领域的应用非常广泛。其中，最著名的应用之一就是解释光的直线传播。根据惠更斯原理，光波在传播过程中，波前上的每一点都可以看作是一个新的波源，它发出的次波与其他波源发出的次波叠加后形成新的波前。当光波传播到介质的边界面时，由于介质的性质不同，波速会发生改变。根据惠更斯原理，波前上每一点都可以看作是一个新的波源，这些新的波源会发出次波，而这些次波会受到介质的影响，根据介质的性质不同，次波的传播速度也会不同。当这些次波叠加后形成新的波前时，新的波前上的每一点都具有相同的相位，从而形成了一个新的波。这个新的波将按
照惠更斯原理的规律继续传播，直到最终到达观察者的位置。因此，根据惠更斯原理，光波在传播过程中会沿着直线传播。 除了解释光的直线传播外，惠更斯原理还可以用来解释光的反射和折射现象。当光波传播到平滑的反射面时，根据惠更斯原理，波前上的每一点都可以看作是一个新的波源，它发出的次波与其他波源发出的次波叠加后形成新的波前。这些次波在反射面上发生反射，根据反射定律，反射角等于入射角，次波的传播速度保持不变。当这些次波叠加后形成新的波前时，新的波前上的每一点都具有相同的相位，从而形成了一个新的波。这个新的波将按照惠更斯原理的规律继续传播，从而实现光的反射。 当光波传播到介质的边界面时，根据惠更斯原理，波前上的每一点都可以看作是一个新的波源，它发出的次波与其他波源发出的次波叠加后形成新的波前。这些次波在介质中发生折射，根据折射定律，入射角和折射角之间满足Snell定律。由于介质的折射率不同，次波的传播速度也会不同。当这些次波叠加后形成新的波前时，新的波前上的每一点都具有相同的相位，从而形成了一个新的波。这个新的波将按照惠更斯原理的规律继续传播，从而实现光的折射。 惠更斯原理是光波传播的基本原理之一，它解释了光波的传播是通过波前的连续传播而实现的。根据惠更斯原理，光波在传播过程中遵循着波的传播规律，如直线传播、反射和折射。惠更斯原理在光
关于惠更斯原理推导折射定律在物理学中，折射定律是描述光线在两种介质之间传播时折射的现象。惠更斯原理则是一种解释光的传播方式和折射定律的原理。本文 将对惠更斯原理进行推导，并解释折射定律的相关概念。 首先，我们来了解一下惠更斯原理。惠更斯原理是由17世纪法国 科学家惠更斯提出的，它认为光传播的过程中，每一个波前上的每一 个点都可以看做是一个次波源，它发出的波通过相干叠加形成新的波前。这一原理解释了光的直线传播和折射现象，并成为解释光线传播 的基本原理之一。 接下来，我们将使用惠更斯原理来推导折射定律。假设有一束平行 于两介质分界面的光线照射到一个透明介质中，我们来观察光线的传 播和折射现象。 首先，考虑光线的传播过程。根据惠更斯原理，光线传播过程中， 波前上的每一个点都可以看做是一个次波源，它们发出的波通过相干 叠加形成新的波前。由于光线的传播速度在不同介质中有所差异，因此，在两个介质中，新的波前不再是平行的，而会呈现出弯曲的形状。 其次，考虑光线的折射现象。当光线从一种介质射入到另一种介质 中时，由于两种介质的光速不同，光线在传播过程中会发生折射。根 据惠更斯原理，我们可以看到，入射光线的每个点都可以看作是一个 次波源，而这些次波源的波前在入射界面上形成了一个新的波前。这 个新的波前就是折射波的波前。
最后，我们来推导折射定律。考虑一束光线从真空中入射到透明介 质中。根据光的传播速度公式，光在两个介质中的传播速度分别为v1 和v2，入射角为θ1，折射角为θ2。 根据三角函数的定义，入射角θ1等于光的入射面法线与光线传播 方向的夹角，折射角θ2等于光的折射面法线与光线传播方向的夹角。 根据惠更斯原理，我们可以知道，入射波前的每一个点都可以看作是 一个次波源，这些次波源发出的波在折射界面上形成了一个新的波前，与入射波前的波面保持切线的联系。 根据几何光学的原理，入射波前的法线与折射波前的法线以及光线 在两个介质中的传播速度之比（也即光的折射指数之比）在同一个平 面上。我们可以得到以下关系： sin(θ1) / sin(θ2) = v1 / v2 根据折射定律的定义，我们可以将折射定律表述为： n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2) 其中，n1和n2分别为两个介质的折射指数。这就是我们熟知的折 射定律，它描述了光线在两个介质之间传播时发生的折射现象。 总结一下，惠更斯原理是解释光的传播方式和折射定律的重要原理 之一。通过惠更斯原理的推导，我们可以得到折射定律，进一步了解 光线在不同介质中传播时的行为。这一定律在物理学和工程学中具有 广泛的应用，例如在光学设备的设计和光纤通信等领域。
浙江理工大学110条目 1.选择题 题号：11013001 分值：3分 难度系数等级 原来小孔宽与水波长相差不多，当小孔逐渐变到很宽的过程中，其衍射现象 (A)一直很明显(B)一直不明显 (C)由很明显变得不明显(D)由不明显变得很明显 答：（C） 题号：11012002 分值：3分 难度系数等级 关于波的衍射现象，下列说法正确的是： (A)某些波在一定条件下才有衍射现象 (B)某些波在任何情况下都有衍射现象 (C)一切波在一定条件下才有衍射现象 (D)一切波在任何情况下都有衍射现象 答：（D） 题号：11012003 分值：3分 难度系数等级 惠更斯原理涉及了下列哪个概念？ (A)波长 (B)振幅 (C)次波假设 (D)位相 答：（C） 题号：11013004 分值：3分 难度系数等级 惠更斯原理： (A)可以解释波的反射定律，不能解释折射定律 (B)不能解释波的反射定律，可以解释折射定律 (C)可以解释波的反射定律和折射定律 (D) 不能解释波的反射定律和折射定律 答：（C） 题号：1101405
分值：3分 难度系数等级 惠更斯原理的次波假设 (A)只能说明波在障碍物后面偏离直线传播的现象，不能够定量计算波所到达的空间范围内任何一点的振幅。 (B)既能说明波在障碍物后面偏离直线传播的现象，也能够定量计算波所到达的空间范围内任何一点的振幅。 (C)不能说明波在障碍物后面偏离直线传播的现象，但能够定量计算波所到达的空间范围内任何一点的振幅。 (D)既不能说明波在障碍物后面偏离直线传播的现象，也不能够定量计算波所到达的空间范围内任何一点的振幅。 答：（A） 2.判断题 题号11021001 分值：2分 难度系数等级 当波出现明显的衍射现象时，可能是障碍物尺寸与波长相差不多。 答案：对 题号11022002 分值：2分 难度系数等级 衍射是一切波的特性。 答案：对 题号11023003 分值：2分 难度系数等级 波长比孔宽度大的越多，衍射现象越不明显。 答案：错 题号11022004 分值：2分 难度系数等级 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，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。 答案：对 题号11023005 分值：2分 难度系数等级
惠更斯原理解释光的传播 光是一种电磁波，在空气中传播时遵循一定的规律。惠更斯原理是光的传播现象的一个解释模型，它在光学研究中起着重要的作用。本文将围绕惠更斯原理，探讨光的传播原理，并附上一些具体的示例，以帮助读者更好地理解。 惠更斯原理的核心思想是波的超化原理，即波动传播时，每一个波前上的每一个点，都可以看作是次波源，二次波源的波面与波前的交点所在的垂线，就是次波源所发出的扩散球面的法线。换句话说，光波碰到障碍物时，每个点都成为新的波源，发出新的波纹，也就是次波源，然后次波源的波线依次扩散到其他地方，最后形成新的波面。 以光的传播过程中的绕射现象为例，来解释惠更斯原理。当光波传播到一个障碍物边缘时，根据惠更斯原理，边缘上的每一点都成为新的波源，发出次波源。这些次波源的波线会从障碍物的边缘开始扩散，根据惠更斯原理，波线会沿着能量最强的方向传播，所以波线向着边缘另一侧弯曲。当这些次波源的波线相遇时，它们将叠加在一起形成新的波面。这个过程就是绕射。 绕射现象在日常生活中常常可以观察到。例如，当我们在闷暗的房间关上门缝时，门缝处会出现亮线；在看电视时，当我们用手遮住电视屏幕的一部分时，被手遮住的地方也会有光线透过。这都是因为光经过障碍物边缘时发生了绕射现象。 除了绕射，惠更斯原理也可以解释光的反射和折射现象。当光线照射到一个光滑的平面上时，根据惠更斯原理，波面上的每一个点都可以看作是一次次波源，发出次波源的波线垂直于平面。当这些次波源的波线反射到空气中时，它们会沿着与入射光线相同的角度反射回去，形成反射光线。 当光线从一种介质进入另一种介质时，发生折射现象。根据惠更斯原理，折射发生时，波面上的每一个点也可以看作是一次次波源，发出次波源的波线在进入新介质后发生了弯曲。对于光线从光密介质（如玻璃）进入光疏介质（如空气）的情
惠更斯的次波原理与多普勒效应 彭国良 福建省武夷山市环保局 ( 354300 ) E-mail (pengguoliang513@https://www.doczj.com/doc/4a19211189.html, ) 摘要：根据惠更斯的次波原理，波动经过的媒介可以成为次波源，成为次波源的媒质作为波动的载体，接受次波和发射次波。因此，任何媒介分子既是次波源，又是接收器。媒介分子相对于上一级的媒质分子，它是接收器，接收次波。相对于下一级的媒质分子，它又是次波源，发射次波。无论是波源相对于媒质运动，还是观察者相对于媒质运动，其物理实质都完全一样，都等价于波源与接收器之间的相互运动，满足相对性原理，它们遵循的物理规律应该完全一样。本文通过考察与分析，确认了多普勒效应在机械波中两个公式只有一个是正确的；从而使机械波与电磁波的多普勒效应公式统一起来，服从相同的物理规律，具有完全相同的公式形式。对于电磁波，所有的波动都携带着其波源的速度信息。 本文运用修正后的多普勒频移公式考察了电磁波在相对性电子注反射后的频移变化，获得了非常满意的结果，与现有的实验数据结果完全符合，验证了修正后的的多普勒频移公式，而运用狭义相对论的理论分析得出的频移结果则偏离了实验结果。 本文运用了多普勒频移公式分析了电磁波在天体中的掠射过程中的频率变化，发现电磁波经任何相对运动天体掠射后，都有红移现象，推导证明了哈伯频移公式，表明哈伯红移是多普勒效应的二级效应，宇宙是相对稳定的。 关键词：多普勒效应；次波源；哈伯频移；相对论；电磁波。 0.引言 当列车进站时，我们听到汽笛声不仅越来越大，而且音调升高，列车离去时，汽笛声不仅越来越小，而且音调降低。反之，若声源未动而观察者运动，或者声源和观察者都在运动，也会发生观测频率与波源频率不同的现象，称为多普勒效应，是奥地利物理学家多普勒（JC、Dopler）在1842年发现的，对机械波来说[1]，所谓运动或静止一般情况都是相对于媒质的。多普勒效应在现实生活有非常广泛的应用。在整个物理科学中也具有非常重要的价值和意义。是整个物理科学，尤其是波动理论的基础之一。根据星光哈伯频移可以确定星体与地球的大致距离。. 在考察多普勒效应时应考虑波速不变原理，即无论波源如何运动，波动在相对静止的媒介中其波速大小不变，保持恒定，但波动的频率和波长随波源运动速度的变化而产生相应的变化，也就是发生多普勒效应。 1.多普勒效应经典理论存在的问题与矛盾的分析与考察 对于一般的机械波，如声波、波动有三个特征量，即波速C，波长λ和频率f，三者满足关系：C=λf，机械波一般都由媒质传播，其波速恒定。在机械波中，有关多普勒效应经典理论的观点[1-7]， 据文献[1-7]是这样论述的： （一）波源静止而观察者运动，即观察者相对媒质以速度朝波源运动，则观察者（即接受器)