
【化】 Huygens principle
惠更斯原理(Huygens' Principle)是波動光學和波動力學中的基礎理論,用于描述波(如光波、聲波)在介質中傳播的機制。以下從漢英詞典角度結合物理學定義進行詳細解釋:
惠更斯原理(Huygens' Principle)指出:
波前(wavefront)上的每一點均可視為發射次級子波(secondary wavelet)的新波源;這些子波的包絡面(envelope)構成下一時刻的新波前。
英文釋義:Every point on a wavefront is a source of secondary spherical wavelets, and the new wavefront is the tangential surface to all these wavelets.
關鍵術語漢英對照:
子波模型:
波前上任意點 ( P ) 在時間 ( Delta t ) 内發射球面子波,半徑 ( r = v Delta t )(( v ) 為波速)。
新波前是這些子波的外包絡面 。
波動方程關聯:
惠更斯原理是标量波動方程 ( abla psi = frac{1}{v} frac{partial psi}{partial t} ) 的直觀幾何表述,可推導出波的直線傳播、反射、折射定律 。
解釋波遇到障礙物時繞過邊緣傳播的現象(如光通過狹縫後的展寬)。
通過子波在不同介質中的速度差異,證明斯涅爾定律 ( n_1 sin theta_1 = n_2 sin theta_2 ) 。
第15章 "Wave Optics"(第14版,Pearson出版社)
Huygens' Principle(物理概念數據庫)
本解釋綜合經典教材與高校物理資源,涵蓋原理核心、數學基礎及適用範圍,符合波動理論權威表述。
惠更斯原理是波動理論的基礎概念,由荷蘭物理學家克裡斯蒂安·惠更斯于1690年提出。其核心思想可概括為以下三方面:
1. 核心定義與機制
波在傳播時,波前(波陣面)上的每個點都可視為發射次級子波的新波源,這些子波以原波的速率向四周擴散。下一時刻的新波前是所有次級子波波面的包絡面(共同切線面)。例如,水面上石子激起的環形波紋,每個波峰上的點都會生成新的圓形子波,整體仍保持環形擴展。
2. 應用與現象解釋
3. 局限性及發展
原始原理未考慮波的相位和振幅分布,無法解釋衍射條紋等精細現象。19世紀初菲涅爾補充了幹涉思想,提出惠更斯-菲涅爾原理,引入數學描述子波的疊加,從而精确量化衍射效應。這一改進使原理成為波動光學的基石,并延伸至電磁波理論。
該原理通過幾何化視角為聲波、光波等傳播提供了直觀模型,至今仍廣泛應用于物理教學和工程領域。
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