소개
파도와 광선 사이의 연결은 wave optics 의 주제입니다. 물리적 광학이라고도합니다. 빛의 파도 품질이 고려되면, 그것은 사용됩니다. 기하학적 광학을 광선으로 표현할 수없는 경우 분극, 회절, 간섭 및 기타 발생과 같은 다양한 현상에 대한 연구와 관련이 있습니다.
빛의 거동과 파도 특성을 다루는 광학의 분기는 wave optics 로 알려져 있습니다. . 파도를 연구하고 분석 할 때 Huygens 원칙은 기억해야 할 가장 중요한 원칙 중 하나입니다. Huygens 개념은 본질적으로 파도 움직임을 이해하고 묘사하는 데 도움이됩니다.
몸
웨이브 광학 이론
Isaac Newton 경의 소식 이론에 따르면, 빛은 눈의 망막을 반영하여 시각적 감각을 만들기 위해 빛의 원천에서 매우 빠른 속도로 이동하는 Corpuscles라고 불리는 엄청나게 작은 작은 입자로 구성되어 있습니다. Newton의 주된 이론의 주요 결함은 왜 덴서 매체의 빛의 속도가 더 낮은 이유를 설명하지 못했다는 것이 었습니다.
Christopher Huygens가 18 세기 초에 그의 파도 이론을 소개 할 때까지 아무도 뉴턴의 고성기 가설에 대해 이의를 제기하지 않았습니다. Huygens 가설에 따르면 빛은 우주의 모든 곳에 존재하는 희석되고 고도로 탄성적 인 매체를 통과하는 파도로 구성됩니다.” 이 매체는 에테르입니다.
Huygens Wave Theory
Huygen은 파도 이론을 제안했습니다. 그는 빛이 파도의 형태로 여행한다고 주장했다. 그의 이론은“ wavefront의 모든 점 그 자체로는 구형 웨이블릿의 원천이며, 빛의 속도로 앞으로 방향으로 퍼져 있습니다. 이들 구형 웨이블릿의 합은 wavefront 를 형성한다 .”
동일한 매체에서,이 2 차 웨이블릿은 빛의 속도로 전파됩니다. A wavefront 진동 단계가 일정하는 실제 또는 상상의 표면입니다.
그러나이 설명은 처음에 굴절이 발생한 이유를 설명하지 않습니다.
둘째, 빛이 경로를 따라 에너지를 어떻게 전달하는지 말해 줄 수 없었습니다.
huygens의 2 차 웨이블 원리 - 진술
Huygens 원리 , 일반적으로 Huygens –Fresnel 원리로 알려진 것은 wavefront 의 각 지점을 주장합니다. 2 차 웨이블릿이나 교란이 생성됩니다. 또한, 2 차 소스로 인한 교란은 모든 방향으로 1 차 소스에 의한 것과 동일한 방식으로 확산됩니다. 원칙은 또한
라고 말합니다- 2 차 소스는 자체 웨이블릿을 생성하기 시작하며, 이는 1 차 소스에서 생산 한 웨이블릿과 동일합니다.
- 주어진 시간에, 전방 방향의 웨이블릿의 공통 접선은 새로운 파면을 생성합니다.
- wavefront 구형 웨이블릿의 합에 의해 형성됩니다.
Huygens 원리를 사용하여 평면파의 굴절
아래 다이어그램에 표시된대로 표면에 사건이있는 평면 파면 AB를 고려하십시오. V1과 V2를 중간 1 및 2의 입사 및 굴절 된 광선 속도 (v1> v2)로 두십시오. 파도의 속도는 매체에 의해 결정됩니다. 2 차 구형 웨이블릿의 원천은 Huygens 원리 에서 나옵니다. a와 C. t는 b에서 c로가는 데 걸리는 시간이되도록하자
결과적으로, 중간 1
에서 BC =V1T굴절 된 파면의 모양을 계산하기 위해 두 번째 매체의 지점 A에서 반경 V2T의 구를 그립니다. 시간 t에서, 그것은 2 차 구형 wavefront 를 나타냅니다 .
중간 2에서, ad =v2t.
점 C에서 구로 형성된 탄젠트는 이제 Cd입니다. 굴절 된 wavefronts 따라서 AD 및 CD입니다.
Huygens 원칙에 따른 굴절 법
이제 ΔABC 및 ΔADC를 고려하십시오
sini/sinr =(bc/ac)/(ad/ac)
=bc/ad
=v1t/v2t
=v1/v2
=µ (배지의 굴절률)
결과적으로 Huygens 원리 Snell의 굴절 법칙을 증명하는 데 사용됩니다. 사건 wavefront , 굴절 된 wavefront 및 정상 wavefronts 모두 같은 비행기에 있습니다.
Huygens 원리를 사용한 빛의 반사
반사 표면에 부딪히는 평면파 AB를 살펴보십시오. 사건 wavefront AB에 의해 표현되며, 이는 사건 광선에 수직으로 그려집니다. 표면에서, 그것은 i의 각도로 떨어집니다. Huygens 원리에 따르면 AB의 모든 지점은 2 차 웨이블릿의 원천으로 작용합니다. 포인트 A와 B가 2 차파의 신선한 공급원으로 간주하십시오.
파동 전파의 속도는‘v’문자로 표시됩니다.‘T’는 시간이 걸리는 시간이라고 가정 해 봅시다. VT가 2 차 웨이블릿이 이동 한 거리라고 가정하십시오. 2 차파는 AA1이며 BE입니다. 새로운 wavefront 이제 2 개의 2 차파를 연결하는 탄젠트 라인이어야합니다. 반사 된 파도는 새로운 wavefront 에 직면해야합니다 수직. 2 차 웨이블릿을 연결하는 새로운 접선 라인은 A1E입니다.
Huygens 원칙에 근거한 반사 법
ΔABE 및 ΔAA1E를 고려하십시오. 여기에서 일반적입니다.
aa1 =be.
이들은 합동 삼각형입니다.
그래서
이것이 첫 번째 성찰 법칙입니다.
사건 wavefront , 반사 wavefront 및 정상 wavefront , 모두 같은 평면에서 반사 표면과 평행하게 놓여있다. 이것은 다시 한 번 반성의 제 2 법칙을 증명합니다. 결과적으로 Huygens의 원칙 두 가지 성찰 법칙을 확인했습니다.
웨이브 프론트
같은 단계에서 진동하는 매체의 모든 지점의 위치는 wavefront로 특징 지어집니다.
- wavefront 의 모양 교란 소스의 모양에 따라 결정됩니다.
- a wavefront 항상 빛의 광선에 정상이며 결코 뒤로 전파되지 않습니다.
파면 광원의 모양에 따라 세 가지 종류 중 하나 일 수 있습니다.
구형 파면 : - wavefronts 포인트 소스에서 나오는 빛의 모양은 구형입니다.
원통형 파면
wavefronts 광원이 선형 일 때 원통형 모양입니다. 소스는 모든 장소에서 등거리입니다.
평면파
wavefronts 매우 멀리 떨어진 소스에서 유래 한 빛은 평평합니다. 평면 wavefront의 진폭 웨이브 프론트의 강도 인 일정하게 유지됩니다 변하지 않은 상태.
wavefronts의 세 가지 유형 적성과 강도가 다릅니다.
| 파면 유형 | 진폭 | 강도 |
| 구형 파면 | a/1/r | I <1/r2 |
| 평면파 | a p r0 | I p r0 |
| 원통형 파면 | a r 1/√r | I/1/r |
