
【化】 Huygens principle
惠更斯原理(Huygens' Principle)是波动光学和波动力学中的基础理论,用于描述波(如光波、声波)在介质中传播的机制。以下从汉英词典角度结合物理学定义进行详细解释:
惠更斯原理(Huygens' Principle)指出:
波前(wavefront)上的每一点均可视为发射次级子波(secondary wavelet)的新波源;这些子波的包络面(envelope)构成下一时刻的新波前。
英文释义:Every point on a wavefront is a source of secondary spherical wavelets, and the new wavefront is the tangential surface to all these wavelets.
关键术语汉英对照:
子波模型:
波前上任意点 ( P ) 在时间 ( Delta t ) 内发射球面子波,半径 ( r = v Delta t )(( v ) 为波速)。
新波前是这些子波的外包络面 。
波动方程关联:
惠更斯原理是标量波动方程 ( abla psi = frac{1}{v} frac{partial psi}{partial t} ) 的直观几何表述,可推导出波的直线传播、反射、折射定律 。
解释波遇到障碍物时绕过边缘传播的现象(如光通过狭缝后的展宽)。
通过子波在不同介质中的速度差异,证明斯涅尔定律 ( n_1 sin theta_1 = n_2 sin theta_2 ) 。
第15章 "Wave Optics"(第14版,Pearson出版社)
Huygens' Principle(物理概念数据库)
本解释综合经典教材与高校物理资源,涵盖原理核心、数学基础及适用范围,符合波动理论权威表述。
惠更斯原理是波动理论的基础概念,由荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯于1690年提出。其核心思想可概括为以下三方面:
1. 核心定义与机制
波在传播时,波前(波阵面)上的每个点都可视为发射次级子波的新波源,这些子波以原波的速率向四周扩散。下一时刻的新波前是所有次级子波波面的包络面(共同切线面)。例如,水面上石子激起的环形波纹,每个波峰上的点都会生成新的圆形子波,整体仍保持环形扩展。
2. 应用与现象解释
3. 局限性及发展
原始原理未考虑波的相位和振幅分布,无法解释衍射条纹等精细现象。19世纪初菲涅尔补充了干涉思想,提出惠更斯-菲涅尔原理,引入数学描述子波的叠加,从而精确量化衍射效应。这一改进使原理成为波动光学的基石,并延伸至电磁波理论。
该原理通过几何化视角为声波、光波等传播提供了直观模型,至今仍广泛应用于物理教学和工程领域。
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