惠更斯原理、衍射现象讲解
对此类现象进行大量的总结后,荷兰物理学家惠更斯在1679年指出,介质中传播的 波传播到各个点时,每个点都可以看成是发射子波的波源,所有子波形成的包络面 就是新的波前,这就是惠更斯原理;不管是机械波还是电磁波,惠更斯原理都是适 用的;
图2所示的平面波中,根据惠更斯原理,波面S1上的各个点都可以看作是新的波源, 所有波源的包络面S2就是新的波前,当然S1与S2之间的距离就要由波长决定。
比如人在室内时能够听到室外的声音,就是声波绕过门、窗或者缝继续传播的现象。 生活中不只是机械波才存在衍射现象,电磁波 也会存在衍射现象,衍射现象是波动的一个特征之一。
下一章《大型交响乐队演奏中的物理学原理,波的干涉现象》讲解波的干涉现象。
当波在向前传播时,难免会遇到障碍物,于是把波遇到障碍物时,绕过障碍物边缘 继续向前传播的现象叫做衍射;解释衍射现象最好的理论就是惠更斯原理,
图3所示的三幅图中,小孔的尺寸分别是1/10λ、λ、10λ,可以看出小孔的尺寸越 小,小孔处子波的包络面越接近于圆形,也就是说进入图中阴影部分的波前越多, 绕过障碍物传播的现象越明显,当小孔的直径很大时,大部分的波前保持原来的方 向,只有很小一部分波前进入阴影部分。
《从惠更斯原理看,我们知道了波在介质中传播时,实际上就是每个质 点重复上一个质点的运动状态,于是介质中的每个质点都可以看作是一个新的波源, 因为它包含了起始波源的所有信息,
比如图1所示的水面波在传播时,当小孔的大小和波长差不多时,其他位置的质点 在振动时被障碍物挡住,不能继续向前传播,而处于小孔位置的质点就可以以自身 为波源,带动周围的质点继续振动,于是就出现了圆形波。