如何用惠更斯原理证明波的反射与折射定律

2020-06-15 科技 448阅读

反射定律:

a、b、c是入射波的波线,a'、b'、c'是反射波的波线AB、A'B'分别是入射波中abc、反射波中a'b'c'包络成的波面由于波从B传播到B'所用的时间与波从A传播到A'所用的时间是一样的,而波在同种介质中的波速相同。

故B'B=AA'AB、A'B'分别与入射波线、反射波线垂直故Rt△AB'B≌Rt△B'AA',所以∠A'AB'=∠BB'A入射角i和反射角i'分别为∠BB'和∠A'AB'的余角,所以i'=i。在波的反射中,反射角等于入射角。

折射定律:

一束平行光照射到两种介质的交界面上,直线AC是折射前的波阵面,A'C'是折射后的波阵面.因为是平行光,波阵面与光的行进方向是垂直的,所以CC'垂直于AC,AA'垂直于A'C',因此角CAC'等于入射角i1,角AC'A'等于折射角i2,所以AA'=AC'sin i2, CC'=AC'sin i1。

在同一段时间里,A点的光走到A',C点的光走到C',所以这两段路程的比等于光速的比,即CC'/AA'=v1/v2.又因为AA'=AC'sini2, CC'=AC'sini1,所以sin i1/sin i2=v1/v2是常数。

扩展资料:

菲涅耳在惠更斯原理的基础上,补充了描述次波的基本特征——相位和振幅的定量表示式,并增加了“次波相干叠加”的原理,从而发展成为惠更斯—菲涅耳原理。这个原理的内容表述如下:

面积元dS所发出的各次波的振幅和相位满足下面四个假设:

1、在波动理论中,波面是一个等相位面。因而可以认为dS面上各点所发出的所有次波都有相同的初位相(可令其为零)。

2、次波在P点处所引起的振动的振幅与r成反比。 这相当于表明次波是球面波。

3、从面元dS所发次波在P处的振幅正比于dS的面积,且与倾角θ有关,其中θ为dS的法线N与dS到P点的连线r之间的夹角,即从dS发出的次波到达P点时的振幅随θ的增大而减小(倾斜因数)。

4、次波在P点处的位相,由光程nr决定。

参考资料来源:百度百科-惠更斯原理

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