惠更斯原理直接解釋的是波(包括光波)的入射角、折射角 與 速度的關系,而 速度 = 頻率 *波長,考慮波的頻率在傳播時不變,速度 正比于 波長。
因為木匠把錘舉到最高時聽到敲釘的響聲 所以距離最短的情況就是敲了半下的時間聲音剛好傳過來
340*(4/8*0.5)
在波的傳播過程中,總可以找到同位相各點的幾何位置,這些點的軌跡是一個等位相面,叫做波面。惠更斯曾提出次波的假設來闡述波的傳播現象,建立了惠更斯原理.惠更斯原理可表述如下:任何時刻波面上的每一點都可作為次波的波源,各自發出球面次波;在以后的任何時刻,所有這些次波面的包絡面形成整個波在該時刻的新波面。
光的直線傳播、反射、折射等都能以此來進行較好的解釋。此外,惠更斯原理還可解釋晶體的雙折射現象。但是,原始的惠更斯原理是比較粗糙的,用它不能解釋衍射現象,而且由惠更斯原理還會導致有倒退波的存在,而這顯然是不存在的。
由于惠更斯原理的次波假設不涉及波的時空周期特性——波長,振幅和位相,雖然能說明波在障礙物后面拐彎偏離直線傳播的現象,但實際上,光的衍射現象要細微的多,例如還有明暗相間的條紋出現,表明各點的振幅大小不等,對此惠更斯原理就無能為力了。因此必須能夠定量計算光所到達的空間范圍內任何一點的振幅,才能更精確地解釋衍射現象。
二、菲涅耳對惠更斯原理的改進
菲涅耳在惠更斯原理的基礎上,補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“次波相干疊加”的原理,從而發展成為惠更斯——菲涅耳原理。這個原理的內容表述如下:
面積元dS所發出的各次波的振幅和位相滿足下面四個假設:
(1)在波動理論中,波面是一個等位相面。因而可以認為dS面上各點所發出的所有次波都有相同的初位相(可令其為零)。
(2)次波在P點處所引起的振動的振幅與r成反比。 這相當于表明次波是球面波。
(3)從面元dS所發次波在P處的振幅正比于dS的面積,且與傾角θ有關,其中θ為dS的法線N與dS到P點的連線r之間的夾角,即從dS發出的次波到達P點時的振幅隨θ的增大而減小(傾斜因數)。
(4)次波在P點處的位相,由光程nr決定。根據以上的假設,可知面積元dS發出的次波在P點的合振動可表示為
或
如果波面上各點的振幅有一定的分布則面元dS發出次波到達P點的振幅與該面元上的振幅成正比,若分布函數為A(Q),則波面在P點所產生的振動為
如果將波面上所有面積元在P點的作用加起來即可求得波面S在P點所產生的合振動
或寫成復數形式
通過惠更斯—菲涅耳原理可以解釋和描述光束通過各種形狀的障礙物時所產生的衍射現象。本章我們來討論幾種幾何形狀特殊的開孔和障礙物所產生的衍射花樣的光強分布。