7_06惠更斯原理

严导淦编《物理学》,第3版上册,419页--421页,高教出版社
程守洙、江之永编《普通物理学》,第3版,第三册,79页--81页,高教出版社
马文蔚编《物理学》,第4版,下册,59页--60页,高教出版社
张三慧编《大学物理学》,第2版,第4册,71页--73页,清华大学出版社
吴百诗编《大学物理学》,修订版,下册,146页--148页,西安交通大学出版社

7_06惠更斯原理

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02-07-06
惠更斯原理

　　惠更斯（Christiaan Huygens,1629～1695）荷兰物理学家、天文学家、数学家、他是介于伽利略与牛顿之间一位重要的物理学先驱。
　　惠更斯1629年4月14日出生于海牙，父亲是大臣、外交官和诗人，常与科学家往来。惠更斯自幼聪明好学，思想敏捷，多才多艺，13岁时就自制一架车床，并受到当时成名人的笛卡儿的直接指导，父亲曾亲热地叫他为“我的阿基米德”．16岁时进莱顿大学攻读法律和数学，两年后转入布雷达大学，1655年获法学博士学位，随即访问巴黎，在那里开始了他重要的科学生涯． 1663年访问英国，并成为刚建不久的皇家学会会员．1666年，应路易十四邀请任刚建立的法国科学院院士．惠更斯体弱多病，全身心献给科学事业，终生未婚．1695年7月8日逝于海牙．

　　我们知道，波在均匀各向同性介质中传播时，波面及波前的形状不变，波线也保持为直线，沿途不会改变波的传播方向。例如波在水面上传播时，只要沿途不遇到什么障碍物，波前的形状总是相似的，圆圈形的波前始终是圆圈，直线形的波前始终保持直线。也就是说，波沿直线传播。　

可是，当波在传播过程中遇到障碍物时，或当波从一种介质传播到另一种介质时，波面的形状和波的传播方向（即波线方向）将发生改变。例如水波可以通过障碍物的小孔，在小孔后面出现圆形的波，原来的波前、波面都将改变，就好像是以小孔为新的波源一样。它所发射出去的波叫子波。从这种观点出发，惠更斯得出一条原理，称为惠更斯原理。惠更斯原理内容如下：介质中，波传到的各点不论在同一波前或不同波前上，都可看作是发射子波的波源。在任一时刻这些子波的包迹就是该时刻的波前。

　　子波的包迹是指与所有子波的波前相切的公切面．

　　利用惠更斯原理可以由已知的波前通过几何作图方法确定下一时刻的波前，从而确定波的传播方向。例如当波在均匀的各向同性介质中传播时，用上述作图法求出的波前的几何形状总是保持不变的。

　　　用惠更斯原理求球面波的波前　　　　　用惠更斯原理求平面波的波前

　　应该指出，惠更斯原理很好地解释了波的传播方向问题，但却没有给出子波强度的分布，后来菲涅耳对惠更斯原理做了重要补充，解决了波的强度分布问题，这就是在光学中有重要应用的惠更斯-菲涅耳原理。