Принцип Гюйгенса

Физика > Принцип Гюйгенса

 

Изучите принцип Гюйгенса – законы отражения света и рефракции волн. Читайте формулировку принципа Гюйгенса, формула, эффекты дифракции, волновой фронт.

Каждая точка на волновом фронте выступает источником всплесков, распространяющихся вперед на единой скорости.

Задача обучения

• Выразите принцип Гюйгенса.

Основные пункты

• Дифракция – волновой изгиб на краю отверстия или препятствия.
• Этим принципом можно воспользоваться для определения отражения, объяснения рефракции и помех.
• Передается в формуле: s = vt (s – дистанция, v – скорость распространения, t – время).

Термин

• Дифракция – волновой изгиб вокруг краев отверстия или преграды.

Обзор

В соответствии с принципом Гюйгенса, все точки на волновом фронте выступают источниками всплесков и распространяются на той же скорости, что и изначальная волна. Новым волновым фронтом будет прямая.

Основа

Кристиан Гюйгенс получил признание за то, что создал метод выявления волнового распространения. В 1678 году он предположил, что все точки, сталкивающиеся со световым возмущением, превращаются в источники сферической волны. Новый вид волны определяется суммой вторичных.

Он не только объяснил линейное и сферическое распространение волн, но и вывел законы отражения света и рефракции в принципе Гюйгенса. Но ему не удалось объяснить дифракционные эффекты – отклонение от прямолинейного распространения, когда свет натыкается на край или помеху. В этом вопросе разобрался уже Августин-Жан Френель в 1816 году. Ниже представлена презентация принципа Гюйгенса в виде схемы.

Принцип Гюйгенса можно использовать для волнового фронта. Все точки излучают полукруглые завитки, перемещающиеся на дистанцию s = vt

Принцип Гюйгенса

На верхнем изображении показан простой пример действия принципа Гюйгенса. Его можно передать в формуле:

s = vt (s – дистанция, v – скорость распространения, t – время).

Созданные волны формируются в полукруги, а новый фронт касается всплесков. Принцип функционирует для всех волновых типов и приносит пользу в характеристики отражения, рефракции и помех. Визуально он также разъясняет рефлексию и используется в ситуациях с преломлением.

Его принцип можно использовать к прямому волновому фронту, перемещающемуся в среду, где скорость ниже. Луч отклоняется к перпендикуляру

Принцип срабатывает, если волны натыкаются на зеркало. Касательная всплесков показывает, что новый волновой фронт отразился под углом, приравнивающимся к углу падения. Направленность устанавливается перпендикулярно (стрелки вниз)

Примеры

Вы часто видите действие этого принципа волны Гюйгенса в обычной жизни, но не замечаете осознанно. Проще всего объяснить на примере звуков. Если кто-то играет на музыкальном инструменте в комнате с плотно закрытой дверью, то вы ничего не услышите. Вам придется открыть ее и встать рядом. Это прямой эффект дифракции. Когда свет проходит сквозь мелкие отверстия, то начинает напоминать звук, но в меньших масштабах.

Дифракция

Дифракция – волновой изгиб, созданный при столкновении с краем отверстия или преградой.

---