《物理光学》§5-1惠更斯-菲涅尔原理§5-2基尔霍夫衍射理论
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惠更斯菲涅耳原理主要内容惠更斯-菲涅耳原理是光学领域中的一项重要原理,由法国物理学家兼数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯提出,并在19世纪初由法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳进一步完善和发展。
该原理描述了波动现象中的干涉和衍射现象,并且可以用来解释光的传播和反射。
根据这个原理,光在传播过程中遇到障碍物会产生衍射现象,而在障碍物后形成的新的波前将会成为新的次级波源,向前传播。
这些次级波源再次与原来的波前相干叠加,产生新的波面。
这个过程可以一直重复下去,从而解释了波动现象中的干涉和衍射现象。
具体而言,根据惠更斯-菲涅耳原理,当光通过一个小孔时,每一个点都可以看作是光的次级波源,向各个方向辐射出去。
这些次级波源再次与原来的波面相干叠加,形成了新的波面。
在某些特定的方向上,波峰和波谷叠加会形成干涉增强的区域,而在其他方向上波峰和波谷叠加会形成干涉消减的区域。
这就解释了光通过小孔后形成的干涉条纹。
此外,根据惠更斯-菲涅耳原理,当光通过一个障碍物后,每一个点都会成为新的次级波源,向所有的方向辐射出去。
这些次级波源再次与原来的波前相干叠加,形成了新的波面。
在特定的方向上,波峰和波谷叠加会形成衍射增强的区域,而在其他方向上波峰和波谷叠加会形成衍射消减的区域。
这就解释了光通过障碍物后产生的衍射现象。
惠更斯-菲涅耳原理在解释光的传播和反射上提供了一种全新的视角。
通过该原理,可以深入理解光的行为和性质,解释波动现象中的各种现象,如干涉、衍射、波前等。
该原理在光学领域的研究中有着广泛的应用,为今天的光学实验与技术提供了理论基础。
总之,惠更斯-菲涅耳原理是光学领域中的一项重要原理,描述了光在传播过程中的波动性质和现象。
该原理通过解释光的干涉和衍射现象,深化了对光学行为的理解,并推动了光学领域的发展和应用。
惠更斯-菲涅耳原理
费马原理基于用光线来定义光,即用直线来定义光线,研究其传播路径。
然而这种方式并不能完整描述光在传播过程中的物理现象,例如随着光束的传播,局部的振幅分布(以及相位分布)会发生变化(即衍射现象),无法用光线的模式来描述这一物理现象,因此需要更贴切的数学、物理模型以及理论来描述更细节的部分。
在我以前文章:讨论了在以电磁波为主的光学中,将光定义为一种简谐波(Harmonic wave)、平面波(Plane wave)进行干涉现象的分析计算(为什么这么定义?那就是由实验以及麦克斯韦方程组推导而来的结论了,在此只引用结论不做详述)。
在经典物理学中,波具有在相同介质下传播、遇到障碍物(狭缝、小孔、圆盘等)时,偏离原直线方向传播的现象,即光的衍射。
在平面波的传播理论中:与平面波前进方向垂直的截面内光是无限扩展的(即振幅是不随着位置变化的常数)。
但是在光束中,在与前进方向垂直的截面内的一定区间,振幅却是变化的。
惠更斯菲涅耳原理
惠更斯菲涅耳原理,也称为惠更斯原理或菲涅耳原理,是光学中的一个基本原理。
它是由法国科学家奥古斯丁-让-菲涅耳于19世纪初提出的。
根据惠更斯菲涅耳原理,在光的传播过程中,每一个点都成为光的次波源,次波源的振动将干涉并影响周围空间中的其他波源,从而使光传播成为一种波动现象。
惠更斯菲涅耳原理对解释光的传播和干涉现象非常重要。
它可以用来解释光的传播方向、光的衍射和干涉等现象。
根据惠更斯菲涅耳原理,当光通过一个孔或者从一条缝隙射出时,每一个发生干涉的点都能成为光的次波源。
这些次波源会发出球形波前,并且这些波前会相互干涉。
根据干涉的原理,波峰与波峰相遇时叠加,波谷与波谷相遇时叠加,而波峰和波谷相遇时则会发生相消干涉。
这种波峰与波谷的相遇和叠加,导致了光的传播方向的改变和光的衍射现象的发生。
惠更斯菲涅耳原理的应用非常广泛。
在实际应用中,我们常常利用惠更斯菲涅耳原理来解释光的传播和衍射现象,并且通过精确计算和实验验证,可以预测和控制光的传播方向和光的干涉效应。
总之,惠更斯菲涅耳原理是光学中的重要基本原理,它能够解释和预测光的传播方向和干涉现象。
通过深入研究和应用,可以更好地理解和掌握光的性质和行为。
惠更斯——菲涅耳原理(一)惠更斯——菲涅耳什么是惠更斯——菲涅耳原理?•惠更斯——菲涅耳原理是光学中一个重要的基本原理,它描述了光的传播和干涉现象。
•该原理由法国物理学家菲涅耳在19世纪初提出,并以德国物理学家惠更斯的名字命名。
惠更斯原理•惠更斯原理指出,光通过一个开口或者经过一个屏障时,每个点上都可以看作是一个新的波源。
•这些波源发出的球面波会互相干涉并叠加,形成一个新的波前,沿着波前面的法线方向传播。
菲涅耳补偿原理•菲涅耳补偿原理是惠更斯原理的重要补充。
•当光通过物体的边缘或孔洞时,会发生补偿现象,即观察者在远处看到的光源位置与实际位置不同。
•这是因为通过边缘或孔洞的光线受到了衍射的影响,衍射使得光线传播方向发生改变,从而引起光源位置的偏离。
衍射和干涉•衍射是指当光线通过一个孔洞或者遇到物体边缘时,由于波的传播特性而发生弯曲和扩散的现象。
•干涉是指两个或多个相干波叠加形成新的波纹,使得波的振幅增大或减小的现象。
光的波粒二象性•惠更斯——菲涅耳原理既可以用波动理论解释光的传播和干涉现象,也可以用光的粒子性解释。
•光既可视为一种传播的电磁波,也可视为由光子组成的粒子流。
应用•惠更斯——菲涅耳原理在光学仪器的设计中起着重要作用,例如在望远镜、显微镜等光学系统中的应用。
•利用菲涅耳衍射原理,还可以进行物体形状的测量和图像处理。
总结惠更斯——菲涅耳原理是光学中的重要基本原理,描述了光的传播和干涉现象。
惠更斯原理指出,光通过开口或屏障时,每个点上都可以看作是一个新的波源。
菲涅耳补偿原理则解释了光通过边缘或孔洞时的衍射现象。
光的波粒二象性使得原理既可以用波动理论解释,也可以用光的粒子性解释。
惠更斯——菲涅耳原理在光学仪器的设计和物体测量中有着广泛的应用。