作业帮菲涅耳定律如何解释光的直线传播?
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/04/28 17:47:55
菲涅耳定律如何解释光的直线传播?
菲涅耳定律中提出的衍射似乎与费马原理有一定冲突,而费马原理能解释光的直线传播,但菲涅耳原理如何解释光的直线传播呢?
菲涅耳定律中提出的衍射似乎与费马原理有一定冲突,而费马原理能解释光的直线传播,但菲涅耳原理如何解释光的直线传播呢?
费马原理属于几何光学,而菲涅尔提出的衍射是波动光学的基础.先要明确,波动光学比几何光学更能反映光的本质,它更精致,更正确.
用波动光学大致可以这样来解释光的直进：首先要知道“子波（或称次波）”概念：它指任何一列波的波前曲面（大致就是与光的传播方向垂直、光束最前端的那个面.比如平面波的波前通常是一个有限大小的平面,球面波的波前是那一时刻波最前面所达到的那个球面）上的任何一点都可以视为向前发出球面波的新的波源,这无限多个新波源发出的无限多个的小球面波就是原来那列波的子波.这些子波的包络面（即与所有这些子波的波前相切的曲面）就是原来那列波的新波前.接下来还要明确两点：1）直进的光波波束的横截面的尺度要远大于光波的波长；2）发出光波的光源是平面光源,或至少光源面的曲率半径远大于光波的波长.这两点有一点不满足,光都必定要明显地散开,而不可能沿直线前进.光的直线传播实质上就是光波在光源的曲面上（或任意时刻的波前曲面上）的各个不同的子波之间的干涉.具体处理需要使用曲面积分.当满足前述两条件时,对衍射（即光要散开）贡献最多的曲面边缘部分的子波数量占整个曲面上的子波数量的比例很小——衍射很不明显——趋近于几何光学的描述.学好数学,方能彻底理解衍射是如何导致直线传播的.
类似于气体向四面八方的扩散,光的本性也是要向四面八方飞散的,倒是光的直线传播是一种特例.无奈的是,人常经验到的光的现象是其直线传播,就以为这是它的本性,但这是不对的.人的许多经验都是狭隘的,不断被新颖的现象与深入的探究所否定.
用波动光学大致可以这样来解释光的直进：首先要知道“子波（或称次波）”概念：它指任何一列波的波前曲面（大致就是与光的传播方向垂直、光束最前端的那个面.比如平面波的波前通常是一个有限大小的平面,球面波的波前是那一时刻波最前面所达到的那个球面）上的任何一点都可以视为向前发出球面波的新的波源,这无限多个新波源发出的无限多个的小球面波就是原来那列波的子波.这些子波的包络面（即与所有这些子波的波前相切的曲面）就是原来那列波的新波前.接下来还要明确两点：1）直进的光波波束的横截面的尺度要远大于光波的波长；2）发出光波的光源是平面光源,或至少光源面的曲率半径远大于光波的波长.这两点有一点不满足,光都必定要明显地散开,而不可能沿直线前进.光的直线传播实质上就是光波在光源的曲面上（或任意时刻的波前曲面上）的各个不同的子波之间的干涉.具体处理需要使用曲面积分.当满足前述两条件时,对衍射（即光要散开）贡献最多的曲面边缘部分的子波数量占整个曲面上的子波数量的比例很小——衍射很不明显——趋近于几何光学的描述.学好数学,方能彻底理解衍射是如何导致直线传播的.
类似于气体向四面八方的扩散,光的本性也是要向四面八方飞散的,倒是光的直线传播是一种特例.无奈的是,人常经验到的光的现象是其直线传播,就以为这是它的本性,但这是不对的.人的许多经验都是狭隘的,不断被新颖的现象与深入的探究所否定.