惠更斯菲涅尔原理.
惠更斯-菲涅尔原理
ikr
基尔霍夫边界条件是不自洽严格的衍射理论--矢量衍 射理论光源Sຫໍສະໝຸດ Q r n
p
dS
对于点光源发出的球面波，初相位可取为零 1. P点位相： / 2 的相位差—不影响衍射图样(强度分布) 2. 解决倒退波问题 而原 0, F ( ) 1 菲设 , F ( ) 0 2
1 cos F ( ) 2
三.基尔霍夫衍射积分
数学上证明:光场中任一点P的扰动,可以通过曲面积分, 用包围该点任一闭和曲面上的场值及梯度值表出 基尔霍夫边界条件 1. 开口处光场及其梯度值与无屏时同 忽略屏对入射场的影响 2. 紧贴屏后(1)处无扰动—光场及光 场梯度值为零 忽略入射场在不透光屏后的扩展
...d ...d ...d ...d
叠加
概括为：波面上各点均是相干次波源
菲涅耳发展了惠更斯原理，从而深入认识了衍射现象。 惠－菲原理提供了用干涉解释衍射的基础。
◆ 惠更斯-菲涅耳原理
ikr e ( P) CE (Q) dE F ( )dS r ikr e ( P) C E (Q) E F ( )dS r
1 2
1
Q
R
P r
1
0
2
S
/ a 1
0 ( r )
0
基尔霍夫衍射公式
1 ~ e 1 ~ E ( P) E (Q) (cos 0 cos )d i r 2
标量衍射理论：衍射孔径远大于波长；观察点与孔径的 距离远大于波长——精确 注 意
CH5-2
惠更斯－菲涅耳原理
Huygens-Fresnel principle
惠更斯 菲涅耳原理
惠更斯菲涅耳原理惠更斯-菲涅耳原理（Huygens-Fresnel principle）是一种解释光的传播和干涉的基本原理，由克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）和奥古斯丁·菲涅耳（Augustin-Jean Fresnel）在17世纪和19世纪提出来的。
该原理描述了光在通过一个孔或者经过一个光学系统时是如何传播的。
惠更斯-菲涅耳原理基于以下假设：当一个波传播经过一个孔或者经过介质时，它会被认为是许多新的次波（波前）的集合，这些次波在源波的波前上各异地振动。
首先，我们来看惠更斯-菲涅耳原理如何解释波的传播。
当一个波传播经过一个特定点时，每一个点作为波的二次源，会发出一系列以该点为中心的球面波，这些球面波被称为波前。
波前是作为球面波传播出去的，具有同样的频率和振幅。
下一个时刻，波前扩展到与之相切的新球面，并开始向外传播。
依据惠更斯-菲涅耳原理，波前上的每一个点都可以看作是一个次波的源，这些次波的振动方向和振幅与源波相同。
这些次波和源波将一起作为新的波前向前传播。
光的传播也可以用惠更斯-菲涅耳原理来解释。
光波传播时，每一个点都可以看作是一个次波（Huygens波源）的发射点。
这些次波在每一个点的波前上以同样的频率和振幅传播。
这些次波在介质中传播时，会遵循规则：它们的传播速度取决于介质的性质，并且会遵循折射和反射定律。
当它们在传播中遇到一个孔或者遇到一个透镜等光学系统时，每一个次波会按照菲涅耳的半波排序规则（Fresnel half-period zone）进行干涉。
根据菲涅耳的半波排序规则，波前上的每一个点都可以看作是一个次波源，它会发出一个与原波相干的次波，这些次波再次合成为新的波前向前传播。
这种干涉现象导致光的折射、衍射和干涉效应。
惠更斯-菲涅耳原理的应用在光学研究中非常广泛。
例如，在研究光的衍射现象时，该原理被用来说明衍射是由光波的不同次波构成的。
同样地，在分析光在复杂光学系统中的传播时，该原理也被用来解释为什么光能够以复杂的方式传播，包括在透镜中的折射和反射。
惠更斯-菲涅耳原理
波面上各面元——子波源
各子波初相相同（ 0）
r
P
子波在P点相位 : t 0 2
子波在P点振幅 :
r
dS
n
S
1 A ; r
1 A (1 cos )ds 2
1
( 0)
( 2)
( )
1 倾斜因子： f ( ) (1 cos ) 2
sin
)
2
中央明纹光强
式中I0 (NA1 )2 为中央明纹光强
I 作 光 强 曲 线 ， 令 0得 极 值 位 置
明纹：sin 0,1.43 a ,2.46 a ,
暗纹：sin
2 3
a , a , a
请与半波带法比较
,
二、圆孔夫琅和费衍射 1. 装置：
L2
x
x f tg
x f (tg 2 tg1 )
x f ( 2 1 ) f
o
f
2 f 中央明纹 x a
其余明纹
x
a
f
条纹亮度分布是否均匀，为什么？
由菲涅尔波带法： 中央明纹中心: 全部光线干涉相长 一级明纹中心: 屏幕 中央明纹集中大部分能量， 明条纹级次越高亮度越弱。
*明暗纹条件：
0
中央明纹中心
a sin ( 2k 1) 2
各级明纹中心 暗纹
k
k 1、、 2 3
I
注意：
k0
5 2a
3 2a
0
3 2a
5 2a
sin
讨论：
双缝干涉中
k
大学物理第十七章波动光学(八)惠更斯-菲涅耳原理
-10
5
10
-10
-5
0
5
10
圆孔衍射现象
二.惠更斯-菲涅耳原理
1、惠更斯原理 （解释光的绕射）
波面上的每一点均为发射
子波的波源，这些子波的包 络面即新的波阵面
入射波 衍射波
障碍物
成功：可解释衍射成因，用几何法作出新的波面， 推导反射、折射定律
不足：不能定量说明衍射波的强度分布
2、菲涅耳原理
（1）对子波的振幅和相位作了定量描述
障碍物
有限距离
————
屏
（或二者之一有限远）
2.夫琅和费衍射（远场衍射）:
波源
无限远
————
障碍物
即平行光衍射
L1
无限远
————
屏
L2
信息光学（现代光学分支）
菲涅尔衍射
S
缝
P
夫琅禾费 衍射 缝
光源、屏与缝相距有限远 光源、屏与缝相距无限远
在夫
实琅
验禾 中费
S
L1
R
L2
P
实衍
现射
谢谢欣赏!
高等教育大学教学课件 大学物理
同学们好！
§17－8 惠更斯－菲涅耳原理
一、光的衍射现象 光在传播过程中遇到障碍物时，将偏离直线方 向传播，绕过障碍物进入几何阴影区。并产生 光强的重新分布（光强非均匀稳定分布）的现 象，称为光的衍射现象
缝宽 a ~
10
10
5
5
0
0
-5 -5
-10
-10
-5
0
波面上各面元——子波源
S
P
r
各子波初相相同为0
n
子波在P点相位： t 2 r
惠更斯—菲涅耳原理
/2时 可将缝分成三个" 当 θ再↑ ,δ =3λ/2时,可将缝分成三个"半波 带",
B a A
θ
a
B θ
λ/ 2
A
λ/ 2
点处干涉相消, 其中两个相邻的半波带发的光在 P 点处干涉相消, 剩一个"半波带" 点处合成, 点 剩一个"半波带"发的光在 P 点处合成,P点 处即为 中央亮纹旁边的那条亮纹的中心. 中央亮纹旁边的那条亮纹的中心. 可将缝分成四个"半波带" 当 δ = 2λ 时,可将缝分成四个"半波带", 处两两相消,又形成暗纹…… 它们发的光在 P 处两两相消,又形成暗纹
λa
2
a
θ
f
0 . 5 × 10 6 sin θ 1 = = = 10 3 a 0 . 5 × 10 3
λ
xk
fλ = k a
fλ 3 x1 = = 0 . 5 × 10 m a
2 fλ xO = 2x1 = =1.0×103 m a
第一明纹的宽度
fλ 3 x = x2 x1 = = 0.5×10 m a
a sin θ = ± kλ,k = 1,2,3 … ——暗纹 ——暗纹
a sinθ = ± ( 2k ′ + 1) , k ′ = 1,2,3 … 2 ——明纹 中心) 明纹( ——明纹(中心)
a sin θ = 0
λ
——中央明纹中心 中央明纹中心
上述暗纹和中央明纹(中心)的位置是准确的, 上述暗纹和中央明纹(中心)的位置是准确的,其余 明纹中心的实际位置较上稍有偏离. 明纹中心的实际位置较上稍有偏离.
λ
a
中央明纹线宽度
光的衍射现象惠菲原理
球面波
惠更斯原理的应用
利用惠更斯原理可解释波的衍射、反射和折射等现象。
1.波的衍射 波在传播过程中，遇到障碍物
时其传播方向发生改变，绕过障碍 物的边缘继续传播的现象。
波到达狭缝处，缝上各点都可看 作子波源，作出子波包络，得到新的 波前。在缝的边缘处，波的传播方向发生改变。 当狭缝缩小，与波长相近时，衍射效果显著。
惠更斯提出的子波概念，可解决波的传播方向的问题。
菲涅尔提出子波干预的概念，可解决能量分布问题。
惠更斯 — 菲涅尔原理的数学表达式
dS
e
rP *
S： t时刻波阵面
d S ：波阵面上面元
S
（子波波源）
子波在 P点引起的振动振幅 d s 并与 有关。
r
dE CKr ()co2s(T t r)dS
e
dS
rP *
S
S： t时刻波阵面
d S ：波阵面上面元
(子波波源)
E d E C K r ()co 2 (s T t r)dS
根据这一原理，原那么上可计算任意形 状孔径的衍射问题。
为了防止复杂的积分运算，实际中常用 半波带法和振幅矢量法等。
四、菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射
•光源或接收屏距离 衍射屏为有限远-菲涅耳衍射均满足 傍轴近似
•光源或接收屏距离 衍射屏都相当于无 限远—衍射物上的 入射波和衍射波都 可看成平面波夫 琅禾费衍射均满足 远场近似
S
光源
A
B 障碍物
S
光源
A
B 障碍物
E 接收屏
E
接收屏
： 时刻波阵面
R
波到达狭缝处，缝上各点都可看
P 作子波源，作出子波包络，得到新的
惠更斯菲涅耳原理
惠更斯菲涅耳原理
惠更斯菲涅耳原理，也称为惠更斯原理或菲涅耳原理，是光学中的一个基本原理。
它是由法国科学家奥古斯丁-让-菲涅耳于19世纪初提出的。
根据惠更斯菲涅耳原理，在光的传播过程中，每一个点都成为光的次波源，次波源的振动将干涉并影响周围空间中的其他波源，从而使光传播成为一种波动现象。
惠更斯菲涅耳原理对解释光的传播和干涉现象非常重要。
它可以用来解释光的传播方向、光的衍射和干涉等现象。
根据惠更斯菲涅耳原理，当光通过一个孔或者从一条缝隙射出时，每一个发生干涉的点都能成为光的次波源。
这些次波源会发出球形波前，并且这些波前会相互干涉。
根据干涉的原理，波峰与波峰相遇时叠加，波谷与波谷相遇时叠加，而波峰和波谷相遇时则会发生相消干涉。
这种波峰与波谷的相遇和叠加，导致了光的传播方向的改变和光的衍射现象的发生。
惠更斯菲涅耳原理的应用非常广泛。
在实际应用中，我们常常利用惠更斯菲涅耳原理来解释光的传播和衍射现象，并且通过精确计算和实验验证，可以预测和控制光的传播方向和光的干涉效应。
总之，惠更斯菲涅耳原理是光学中的重要基本原理，它能够解释和预测光的传播方向和干涉现象。
通过深入研究和应用，可以更好地理解和掌握光的性质和行为。
惠更斯菲涅尔原理
惠更斯菲涅尔原理
惠更斯菲涅尔原理，又称惠氏原理或惠更斯-菲涅耳原理，是波动光学中的一项基本原理。
它由17世纪的法国科学家惠更斯和19世纪的法国物理学家菲涅耳相继提出和完善。
该原理的核心思想是，光在传播过程中遵循波动的性质。
按照惠更斯的观点，光波的传播可以看作是一系列波前的传播。
波前可以理解为光波在传播方向上的前沿，它是由光源发出的一组同相位的波面。
根据惠更斯菲涅尔原理，任何一个点上的光波可以看作是由各个波前上的每个点作为次级的新波源，发出新的球面波从而传播到下一个波前。
这样，从光源到观察者的光波传播过程就可以看作是球面波的不断发出和重叠的过程。
菲涅耳在惠更斯的基础上，进一步提出了一种思想上的推广，即在波前上的每个点作为次级波源发出的光波，会在下一个波前上引起干涉现象。
这个干涉现象解释了光的传播特性，包括衍射、折射和反射等现象。
通过惠更斯菲涅尔原理，可以很好地解释光的传播行为和一些特殊现象。
它为波动光学提供了一个统一的理论基础，对于研究像衍射和干涉这样的波动现象有着重要的意义。
惠更斯菲涅尔原理
惠更斯菲涅尔原理
惠更斯菲涅尔原理就是介质中波动传播到的各点，都可看成是发射子波的新波源，光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播，惠更斯菲涅耳原理能够正确地解释波的传播。
惠更斯是荷兰物理学家、天文学家、数学家，菲涅尔被誉为“物理光学的缔造者”。
如果波长与障碍物相当，衍射现象最明显。
从同一波面上各点发出的子波，在传播到空间某一点时，各个子波之间也可以互相叠加而产生干涉现象。
假设有两个相邻房间A、B，这两个房间之间有一扇敞开的房门。
当声音从房间A的角落里发出时，则处于房间B的人所听到的这声音有如是位于门口的波源传播而来的。
对于房间B的人而言，位于门口的空气振动是声音的波源。
菲涅耳在惠更斯原理基础上加以补充，从同一波面上各点发出的子波，在传播到空间某一点时，各个子波之间也可以互相叠加而产生干涉现象。
惠更斯菲涅耳原理
惠更斯菲涅耳原理惠更斯-菲涅耳原理是光学中的一个基本原理，它是由德国科学家惠更斯和法国科学家菲涅耳在18世纪提出的。
这个原理在光的传播和衍射现象的解释中起着非常重要的作用。
惠更斯-菲涅耳原理的提出，极大地推动了光学理论的发展，对后来的光学研究产生了深远的影响。
惠更斯-菲涅耳原理的核心思想是，每一个波前上的每一点都可以作为次波源发射球面波。
这意味着光波的传播可以看作是一系列的点波源发出的球面波相互叠加的结果。
这个原理的提出，使得我们可以更好地理解光的传播和衍射现象。
在光的传播中，惠更斯-菲涅耳原理可以很好地解释光的直线传播以及经过障碍物后的衍射现象。
当光线传播时，每一个波前上的每一点都可以看作是一个次波源，它们发出的球面波相互叠加，最终形成了我们所观察到的光线传播的效果。
而当光线遇到障碍物时，根据惠更斯-菲涅耳原理，障碍物会成为新的次波源，发出球面波，这些球面波再次相互叠加，形成了衍射现象。
这些现象都可以通过惠更斯-菲涅耳原理得到合理的解释。
除了光的传播和衍射现象，惠更斯-菲涅耳原理还可以应用于光的干涉现象的解释。
在双缝干涉实验中，每一个缝隙可以看作是一个次波源，它们发出的球面波相互叠加，形成了明暗条纹的干涉图样。
这一现象也可以通过惠更斯-菲涅耳原理得到很好的解释。
总的来说，惠更斯-菲涅耳原理是光学中非常重要的一个原理，它为我们理解光的传播、衍射和干涉现象提供了重要的理论基础。
通过对这一原理的深入研究，我们可以更好地认识光的本质，推动光学理论的发展，为光学技术的应用提供更加坚实的理论基础。
同时，惠更斯-菲涅耳原理也启发我们对光学现象进行更深入的探索和研究，为人类认识光学世界提供更多的可能性。
17-1惠更斯—菲涅耳原理
E A S
光源
B
障碍物
接收屏
4
(A.J.Fresnel , 1788—1827)
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5
2
0
E~0 (Q)(cos 0
cos )
e ikr r
d
此公式称为菲涅耳基尔霍夫衍射积分公式。
3
三、衍射现象的分类
菲涅耳衍射 光源到衍射屏的 距离或接收屏到衍射屏的距离 不是无限大时，或两者都不是 无限大时所发生的衍射现象。
A
S 光源 B
障碍物
பைடு நூலகம்
E
接收屏
夫琅禾费衍射: 夫琅禾费衍射，就是当光源到
衍射屏的距离和接收屏到衍射屏的距离都是无
§14-8 惠更斯-菲涅耳原理和衍射现象分类
一、光的衍射现象
1
二、惠更斯-菲涅耳原理
同一波前上各点都可以认为是发射球面子波的 波源，空间任一点的光振动是所有这些子波在该 点的相干叠加。这就是惠更斯-菲涅耳原理。 惠更斯-菲涅耳原理是波动光学的基本原理。 n
面元 d 发出的子波在P点所
产生光振动的复振幅为
dE~( P) CE~0 (Q)F( 0 ,)
e ikr r
d
0
RQ S
rP
dΣ
Σ
2
整个波前在P点光振动的复振幅为
E~( P) C
E~0
(Q) F
(
0
,
)
e ikr r
d
（菲涅耳衍射积分公式）
由基尔霍夫平面屏衍射理论得到
F( 0 ,)
1 2
(cos 0
cos )
C i ei 2
所以有
E~(P) i
惠更斯——菲涅耳原理
惠更斯——菲涅耳原理惠更斯-菲涅耳原理（Huygens-Fresnel principle）是光学中的一种基本理论，用于解释光的传播过程。
这一原理是由克里斯蒂安·惠更斯和奥古斯丁·菲涅耳分别提出的，他们认为光的传播可以看作是由一系列的波前构成的。
本文将详细介绍惠更斯-菲涅耳原理的起源、内容和应用。
惠更斯-菲涅耳原理最初由克里斯蒂安·惠更斯在1690年提出。
他认为光的传播可以通过将波前看作是一系列次级波的超精细线，每一个次级波都可以看作是由初始波前上的每一个点发出，形成一个新的波前。
这一理论最早是应用于声波的研究，但后来也被用来解释光的传播。
奥古斯丁·菲涅耳于1815年对惠更斯的观点进行了进一步的发展和推广。
他认为光的传播可以通过将波前上的每一个点看作是一个次波的源点，以此来解释光的干涉和衍射现象。
菲涅耳的这一理论为后来的光学研究奠定了基础。
根据惠更斯-菲涅耳原理，光线可以看作是由波前构成的一系列次波的叠加。
当波前遇到一个不连续的边界时，例如透镜、衍射光栅等，在边界上的每一个点都会成为一个新的次波的波源，其发出的次波将和其他次波叠加在一起，最终形成新的波前。
这种波的传播方式被称为“逐点传播”或“点源传播”。
惠更斯-菲涅耳原理的一个重要应用是解释光的干涉现象。
干涉是指两个或多个波的相互作用，导致光强的增强或减弱。
根据惠更斯-菲涅耳原理，当两个波前相遇时，它们各自的次波将会相互干涉。
当两个次波的相位相差180度时，它们会发生完全的破消干涉，使光强减弱；当两个次波的相位相差0或360度时，它们会发生完全的增强干涉，使光强增加。
惠更斯-菲涅耳原理还可以解释光的衍射现象。
衍射是指光通过一个障碍物后的扩散现象。
根据惠更斯-菲涅耳原理，光通过孔径时，光的波前会被分成一个个次波，这些次波在后方再次传播并干涉，最终形成衍射图样。
衍射图样的形状和大小取决于孔径的形状和大小。
根据惠更斯-菲涅耳原理，可以计算出衍射的强度和相关的角度分布。
描述惠更斯-菲涅耳原理
描述惠更斯-菲涅耳原理
惠更斯-
菲涅尔原理是指由瑞士物理学家弗朗西斯·惠更斯和俄国物理学家保罗·菲涅尔提出的一个重要的物理原理。
这个原理指出，在某些情况下，当一个物体的质量增加时，它的加速度会减小。
这个原理可以用来解释许多物理现象，例如重力的作用以及星际飞行器的运动。
惠更斯-
菲涅尔原理可以用数学公式表示为：F=ma，其中F表示力，m表示质量，a表示加速度。
根据这个公式，当质量增加时，加速度就会减小。
惠更斯-
菲涅尔原理对于物理学的发展具有重要意义，它为我们理解许多物理现象提供了重要的理论框架。
广义惠更斯菲涅耳原理
广义惠更斯菲涅耳原理广义惠更斯菲涅耳原理（Huygens-Fresnel principle），又称惠更斯-菲涅耳原理或惠更斯-费眼视原理，是光学中的重要原理之一、它描述了光传播的行为，特别是关于光传播时如何产生新的波前和光的衍射现象。
1.几何传播：光传播时沿着直线路径传播。
这意味着，在理想条件下，光在真空中传播时会沿着直线传播，只有当遇到边界或被透明介质折射时，光才会发生偏折。
2.波前：在广义惠更斯菲涅耳原理中，波前被定义为一组空间中的点，它们以相同的位相到达的时间是一样的。
通过这种定义，波前可以描述为一系列点钟的集合，这些钟声到达的时间相同。
波前可以是平面波、球面波或任意形状的波。
3.边界条件：光在经过边界时，边界上的每个点都可以作为新的波源，发射出扩展的次波。
这些次波会产生干涉，从而形成衍射和散射现象。
4.光线振幅：广义惠更斯菲涅耳原理还可以用于描述光线在传播中的振幅。
根据原理，光线的振幅可以视为每个波前上的矢量，其大小和方向取决于波前上的振幅和相位差。
广义惠更斯菲涅耳原理是解释光的行为的一种重要方法。
它可以用于解释光的衍射、干涉和散射现象。
例如，在衍射现象中，当光通过小孔或物体的缝隙时，边界上的每个点都可以看作是一个次波的源。
这些次波会相互干涉，形成衍射图样。
在干涉现象中，当两束光相遇时，它们会产生波的叠加，形成明暗相间的干涉条纹。
广义惠更斯菲涅耳原理也可以应用于解释光的散射现象，即当光通过一个不规则表面时，它会在不同的方向上散射。
广义惠更斯菲涅耳原理提供了一种理解光传播行为的框架，并为光学研究和应用提供了重要的基础。
它不仅可以用于解释光传播的现象，还可以用于实际问题的计算和模拟。
例如，利用广义惠更斯菲涅耳原理，人们可以优化光学系统的设计，计算光的传播路径和光场的分布。
此外，广义惠更斯菲涅耳原理也为其他物理学领域中的波动现象提供了启示，例如声波和水波的传播行为。
总的来说，广义惠更斯菲涅耳原理是对光传播行为的重要描述和解释，它可以描述光的传播路径、产生新的波前、解释衍射、干涉和散射等现象。
惠更斯菲涅尔原理
惠更斯菲涅尔原理惠更斯-菲涅尔原理是光学中的一个基本原理，它描述了光的传播和波动特性。
这一原理是由17世纪的法国科学家惠更斯和19世纪的法国物理学家菲涅尔共同提出的。
惠更斯-菲涅尔原理对光的传播和干涉现象有重要的解释作用，对于理解光的行为和光学现象有着重要的意义。
惠更斯-菲涅尔原理的核心思想是，每个波前上的每个点都可以作为次波源，发出次波。
这些次波在介质中传播，最后形成新的波前。
根据这一原理，可以解释光的直线传播、衍射、干涉等现象。
首先，根据惠更斯-菲涅尔原理，光在直线传播时，可以用每个波前上的每个点作为次波源，发出次波，这些次波在介质中传播，最后形成新的波前。
这就解释了为什么光在直线传播时可以沿直线传播，而不会出现弯曲的现象。
其次，根据惠更斯-菲涅尔原理，光的衍射现象可以被很好地解释。
衍射是光通过小孔或者绕过障碍物后产生的现象，根据惠更斯-菲涅尔原理，光波可以被看作是从每个波前上的每个点发出的次波，这些次波在绕过障碍物或者通过小孔后会发生干涉，最终形成衍射图样。
因此，惠更斯-菲涅尔原理很好地解释了光的衍射现象。
最后，根据惠更斯-菲涅尔原理，光的干涉现象也可以被很好地解释。
干涉是两束或多束光波相遇时产生的明暗条纹的现象，根据惠更斯-菲涅尔原理，光波可以被看作是从每个波前上的每个点发出的次波，这些次波在相遇时会产生干涉，形成明暗条纹。
因此，惠更斯-菲涅尔原理也很好地解释了光的干涉现象。
综上所述，惠更斯-菲涅尔原理是光学中一个非常重要的原理，它对光的传播和波动特性有着重要的解释作用。
通过惠更斯-菲涅尔原理，我们可以更好地理解光的行为和光学现象，为光学研究和应用提供了重要的理论基础。
希望本文对惠更斯-菲涅尔原理有了更深入的了解。
惠更斯菲涅尔原理基尔霍夫衍射理论
由 进而有：
~ ~ ~ E ~ G G d E ' n n ~ ~ exp( ik ) 1 2 E ( P ) exp( ik ) 4 [ E ( P) ( ik )] 0 n ~ 4E P (3)
Z＇
§5－1惠更斯－菲涅尔原理
~ A exp ikR exp ikr dE P cK d R r
K表示子波的振幅随面元法线与QP的夹 角的变化。（ 称为衍射角） c为一常数,r=QP。 菲涅耳假设：当时0 ，倾斜因子K有最大 值，随着增加↑ ，K减小， 当≥π /2时，K=0。 对P点产生作用的将是波面∑’中界于z z’范 围内的波面∑上的面元发出的子波。
§5－1惠更斯－菲涅尔原理
二、惠更斯－菲涅耳原理
此是研究衍射现象的理论基础： 波动具有两个基本性质： 1、波动是扰动的传播，一点的扰动能够引 起其它点的扰动，各点的扰动相互之间是有 联系的； 2、波动具有时空周期性，能够相干叠加。
§5－1惠更斯－菲涅尔原理
在惠更斯原理中，由于缺少对时空周期性 的反映，从而对各次波如何叠加问题就不 能给出令人满意的回答。 1818年，在巴黎科学院举行的以解释衍射现 象为内容的有奖竞赛会上，年青的菲涅耳 出人意料地取得了优胜，他吸收了惠更斯 提出的次波概念，用“次波相干迭加”的 思想将所有衍射情况引到统一的原理中来, 这个原理就是惠更斯菲涅耳原理。
1 4 ~ E 2 n exp ikR ~ E R n ~ E 2 n
8.1 惠更斯-菲涅尔原理
i n1 A
u 2t
C
u1t
sin i CB sin r AB
AD AB
i
rD
r
B
u1t u2t
u1 u2
n2 n1
n2
§8.1 惠更斯-菲涅尔原理
基础物理学
6
二 波的叠加原理
几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有的特征 （频率、波长、振幅、振动方向等）不变, 并按照原来 的方向继续前进, 好象没有遇到过其他波一样.（独立性） 在相遇区域内任一点的振动，为各列波单独存在 1、乐队演奏 2、空中无线电波 时在该点所引起的振动位移的矢量和.（叠加性）
主讲：张国才
§8.1 惠更斯-菲涅尔原理 1、 驻波的产生
基础物理学
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振幅、传播速度、频率都相同的两列波，在同一直线上
沿相反方向传播时叠加而形成的一种特殊的波动现象.
驻 波 的 形 成
主讲：张国才
§8.1 惠更斯-菲涅尔原理
基础物理学
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实验——弦线上的驻波：
主讲：张国才
2、 驻波方程 §8.1 惠更斯-菲涅尔原理
· a· ·
·
衍射是波动的共同特征 实验表明：当障碍物(或孔)的线度可与波长相比拟时 ，衍射现象就明显，障碍物(或孔)越小越显著。
主讲：张国才
§8.1 惠更斯-菲涅尔原理
基础物理学
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2、波的反射和折射
反射与折射也是波的特征，当波传播到两种介 质的分界面时，波的一部分在界面返回，形成反射 波，另一部分进入另一种介质形成折射波。 折 射 定 律 的 推 导
n 1 n 1
n2 n2
n4 n4
§8.1 惠更斯-菲涅尔原理 P248 巩固练习
惠更斯菲涅耳原理主要内容
惠更斯菲涅耳原理主要内容
惠更斯菲涅耳原理的核心思想是将光看作是由无数个波前波动形成的。
所谓波前，即是一个恒定相位的点在其中一时刻向外传播形成的曲面。
根
据惠更斯菲涅耳原理，光在传播过程中会沿着各个点处的波前作波动。
通
过波动的相长相消，我们可以解释光经过障碍物发生干涉以及衍射的现象。
根据惠更斯菲涅耳原理，当光线遇到一个边界时，会发生一种现象称
为全反射。
全反射发生的条件是光线从一个折射率较大的介质射入折射率
较小的介质，入射角大于临界角。
在这种情况下，光线会完全反射回原介
质中，而没有折射出去。
这种现象在光纤通信中得到了广泛应用。
惠更斯菲涅耳原理还可以解释光的干涉现象。
光的干涉是指两个或多
个光波相互叠加形成的明暗相间的干涉条纹。
根据惠更斯菲涅耳原理，当
两个波峰相遇时，会增强光的振幅，形成明亮的区域；而当一个波峰与一
个波谷相遇时，互相抵消，形成暗淡的区域。
这种干涉现象可以通过杨氏
双缝实验等进行观察。
此外，惠更斯菲涅耳原理还可以解释光的衍射现象。
光的衍射是指当
光波遇到大小接近波长级别的障碍物时，会发生绕射、扩散的现象。
根据
惠更斯菲涅耳原理，光波在障碍物上的每个点都被视为发出新的次波源，
这些次波源沿着各个方向传播，并在空间中产生干涉。
这种衍射现象可以
通过单缝衍射实验等进行观察。
总之，惠更斯菲涅耳原理是光学中一项重要的基本原理，它描述了光
的波动特性和行为。
通过该原理，我们可以解释光的传播、干涉和衍射现象，并深入理解光的性质和行为。
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§6.2 惠更斯ห้องสมุดไป่ตู้菲涅尔原理
该原理实质是一个等效原理，它指出了 场源与场的相互关系 。 惠更斯—菲涅尔原理：围绕辐射源作 一个封闭面，封闭面外任意点M处的辐射 场可以看作是把封闭面上的每一点都当作 新的小辐射源，每个小辐射源在M点处产 生的辐射场的总和就构成了M点处的总辐 射场强。
首先来看由良导体构成的反射面，由于它 具有一定厚度，根据电磁场理论中讲到的 “集肤效应”，高频电磁波很难通过良导 体金属面。或者说投射到反射面内侧的电 磁波全部被内表面反射回内侧面内，在外 侧面既不会形成感应电流，也不会有辐射 场存在。