Принципът на Хюген за вълновия анализ ви помага да разберете движения на вълни около обекти. Поведението на вълните понякога може да бъде противоположно. Лесно е да мислиш за вълни, сякаш те просто се движат по права линия, но имаме добри доказателства, че това често просто не е вярно.
Например, ако някой вика, звукът се разпространява във всички посоки от този човек. Но ако са в кухня със само една врата и викат, вълната, която се насочва към вратата в трапезарията, минава през тази врата, но останалата част от звука се удря в стената. Ако трапезарията е с Г-образна форма и някой се намира в хол, който е зад ъгъл и през друга врата, пак ще чуе крясъка. Ако звукът се движеше по права линия от човека, който викаше, това би било невъзможно, защото нямаше как звукът да се движи зад ъгъла.
Този въпрос беше решен от Кристиан Хюйгенс (1629-1695), човек, известен също с създаването на някои от първи механични часовници и работата му в тази област оказа влияние върху Сър Исак Нютон докато разработва теорията си за частици за светлината.
Определение на принципа на Хюйгенс
Принципът на Хюйгенс за вълнов анализ основно гласи, че:
Всяка точка на фронта на вълната може да се счита за източник на вторични вълнички, които се разпространяват във всички посоки със скорост, равна на скоростта на разпространение на вълните.
Това означава, че когато имате вълна, можете да видите "ръба" на вълната като действително създаваща серия от кръгови вълни. Тези вълни се комбинират в повечето случаи само за продължаване на разпространението, но в някои случаи има значителни наблюдателни ефекти. Челото на вълната може да се разглежда като линия допирателна към всички тези кръгови вълни.
Тези резултати могат да бъдат получени отделно от уравненията на Максуел, въпреки че принципът на Хюйгенс (който е на първо място) е полезен модел и често е удобен за изчисляване на вълновите явления. Интригуващо е, че работата на Хюйгенс предшества тази на Джеймс Клерк Максуел от около два века и все още изглежда, че го предвижда, без солидната теоретична основа, която Максуел предоставя. Законът на Ампер и Законът на Фарадей предскажете, че всяка точка в електромагнитната вълна действа като източник на продължаващата вълна, което е напълно в съответствие с анализа на Хюйгенс.
Принцип и дифракция на Хюйгенс
Когато светлината преминава през отвор (отвор в преграда), всяка точка на светлинната вълна вътре в отвора може да се разглежда като създаваща кръгова вълна, която се разпространява навън от бленда.
Следователно блендата се счита за създаване на нов източник на вълна, който се разпространява под формата на кръгова вълна. Центърът на фронта на вълната има по-голяма интензивност с избледняване на интензивността, когато краищата се приближават. Тя обяснява дифракция наблюдавано и защо светлината през бленда не създава перфектно изображение на блендата на екран. Краищата се "разстилат" въз основа на този принцип.
Пример за този принцип на работа е често срещан в ежедневието. Ако някой е в друга стая и се обади към вас, изглежда, звукът идва от вратата (освен ако нямате много тънки стени).
Принцип и отражение / пречупване на Хюйгенс
Законите на размисъл и пречупването могат да бъдат получени от принципа на Хюйгенс. Точките по протежение на вълновия фронт се третират като източници по протежение на повърхността на пречупващата среда, в която точка общата вълна се огъва на базата на новата среда.
Ефектът както на отражението, така и на пречупването е да промени посоката на независимите вълни, които се излъчват от точковите източници. Резултатите от строгите изчисления са идентични с получените от геометричната оптика на Нютон (като закона на Снел на пречупване), което е получено при светлинен принцип на частиците - въпреки че методът на Нютон е по-малко елегантен в своето обяснение на дифракция.
Редактиран от Ан Мари Хелменстин, д-р