醫(yī)學(xué)資料§2.1-惠更斯-菲涅耳原理

1、第2章 光的衍射 （ Diffraction of Light） 光的干涉是研究?jī)闪谢騼闪幸陨瞎獠ǖ南嗷クB加問(wèn)題。光的衍射研究光波本身傳播行為，它進(jìn)一步揭示了光的波動(dòng)性的本質(zhì)。12021/7/19 星期一2.1 惠更斯-菲涅耳原理 一切波動(dòng)都能繞過(guò)障礙物向背后傳播性質(zhì)。例如，戶外的聲波可繞過(guò)樹(shù)木，墻壁等障礙物而傳到室內(nèi)，無(wú)線電波能夠繞過(guò)樓房，高山等障礙物而傳到收音機(jī)、電視里等。 波遇到障礙物時(shí)偏離原來(lái)直線傳播方向的現(xiàn)象稱為波的衍射。 光波在傳播中遇到障礙物，能夠繞過(guò)障礙物的邊緣而偏離直線傳播,在光場(chǎng)中形成明暗變化的光強(qiáng)分布的現(xiàn)象叫光的衍射。一、光的衍射現(xiàn)象22021/7/19 星期一屏幕EaS

2、光源(b)b單縫KabS光源(a)屏幕E光的直線傳播光的衍射現(xiàn)象2.1 惠更斯-菲涅耳原理 32021/7/19 星期一 光的衍射現(xiàn)象2.1 惠更斯-菲涅耳原理 42021/7/19 星期一【結(jié)論】1. 光在均勻的自由空間傳播時(shí)，因光波波面未受到限制，則光沿直線傳播。當(dāng)遇到障礙物時(shí)，光波面受限，造成光強(qiáng)擴(kuò)展，彌漫，分布不均勻，并偏離直線傳播而出現(xiàn)衍射現(xiàn)象。 2.光波面受限越厲害，衍射圖樣擴(kuò)展越顯著。光波面在衍射屏上哪個(gè)方向受限，接受屏上的衍射圖樣就在哪個(gè)方向擴(kuò)展。 3.衍射現(xiàn)象的出現(xiàn)與否，還決定于障礙物的線度和波長(zhǎng)的相對(duì)大小，只有障礙物的線度和波長(zhǎng)可以相比擬時(shí)，衍射現(xiàn)象才明顯地表現(xiàn)出來(lái)。 2.

3、1 惠更斯-菲涅耳原理 52021/7/19 星期一 2、惠更斯原理的表述 任何時(shí)刻波面上的每一點(diǎn)都可作為次波的波源，各自發(fā)出球面波； 在以后的任何時(shí)刻，所有這些次波波面的包絡(luò)面形成整個(gè)波在該時(shí)刻的新波面。 “次波”假設(shè)。3、惠更斯原理的圖示如下： 二、惠更斯原理1、波面等相位點(diǎn)的軌跡 波前波源前的任何一個(gè)曲面2.1 惠更斯-菲涅耳原理 62021/7/19 星期一惠更斯原理圖示 S12r r = vt1 2.1 惠更斯-菲涅耳原理 72021/7/19 星期一 4、惠更斯原理的成功與失敗 可以解釋光的直線傳播、反射、折射和雙折射現(xiàn)象； “子波”的概念能定性解釋光的拐彎現(xiàn)象，但不能說(shuō)明在不同方

4、向上波的強(qiáng)度分布，即不能解釋波的衍射。也不能解釋波的干涉現(xiàn)象（未涉及波長(zhǎng)等）；而且由惠更斯原理還會(huì)導(dǎo)致有倒退波的存在，而實(shí)際上倒退波是不存在的； 原理描述粗糙、簡(jiǎn)單，缺乏定量描述。2.1 惠更斯-菲涅耳原理 82021/7/19 星期一三、惠更斯-菲涅耳原理 菲涅耳在惠更斯提出的子波假設(shè)基礎(chǔ)上，又增添了兩條：1）提出了“子波相干疊加”的概念。 從同一波陣面上各點(diǎn)發(fā)出的子波，在傳播過(guò)程中相遇時(shí)，也能相互疊加而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，空間各點(diǎn)波的強(qiáng)度，由各子波在該點(diǎn)的相干疊加所決定。2) 給出了子波的數(shù)學(xué)表達(dá)式。2.1 惠更斯-菲涅耳原理 92021/7/19 星期一 波面 S 上每個(gè)面積元 dS 都可以看成新的波源，它們均發(fā)出次波。波面前方空間某一點(diǎn) P 的振動(dòng)可以由 S 面上所有面積元所發(fā)出的次波在該點(diǎn)疊加后的合振幅來(lái)表示。面積元 dS所發(fā)出的次波的振幅和相位符合以下四個(gè)假設(shè)： 所有次波都有相同的初相位（令0 = 0) 次波是球面波2.1 惠更斯-菲涅耳原理 102021/7/19 星期一次波在P點(diǎn)處的相位落后于dS處振動(dòng)的相位，落后的值為ds子波源發(fā)出的子波在P點(diǎn)引起的振動(dòng)為： 波陣面上所有dS 面元發(fā)出的子波在P點(diǎn)引起的合振動(dòng)為:2.1 惠更斯-菲涅耳原理 112021/7/19 星期一夫 瑯 禾 費(fèi) 衍 射光源、屏與縫相