Соотношение между волновой и геометрической оптикой

Основное понятие волновой теории — фронт волны или волновой фронт. Он играет в волновой теории света такую же важную роль, как световой луч в геометрической оптике.

Волновой фронт в данный момент времени — это совокупность точек пространства, до которых в этот момент дошла волна.

На рис. 25.3, а изображён волновой фронт волны, испущенной точечным источником волн.

5. Объясните, почему такие волны называют сферическими.

волновой фронт волны

Участок фронта сферической волны можно приближённо считать плоским, если размеры этого участка малы по сравнению с расстоянием до точечного источника (рис. 25.3, б). Волну, фронт которой можно приближённо считать плоскостью, называют плоской волной.

Мы видим, что для сферических и плоских волн в каждой точке пространства фронт волны перпендикулярен направлению распространения волны в этой точке. Согласно волновой теории это утверждение справедливо и для других волн.

Принцип Гюйгенса — Френеля

Создатель волновой теории света голландский учёный X. Гюйгенс предположил, что

каждая точка фронта световой волны является источником вторичных сферических волн (рис. 25.4).

Это положение называют принципом Гюйгенса.

Огюстен Френель

Французский учёный О. Френель дополнил принцип Гюйгенса положением о том, что

вторичные волны интерферируют друг с другом (принцип Гюйгенса — Френеля).

Рисунок 25.4 схематически объясняет, как, зная положение волнового фронта в некоторый момент времени t, можно с помощью принципа Гюйгенса — Френеля найти положение волнового фронта через небольшой промежуток времени Δt. Для этого надо построить огибающую поверхность, касающуюся фронтов сферических «вторичных» волн в момент времени t + Δt.

вторичные волны

Используя принцип Гюйгенса — Френеля, можно объяснить все наблюдаемые опыты, в которых проявляется волновая природа света. Этот принцип объясняет также все законы геометрической оптики: закон прямолинейного распространения света, а также законы отражения и преломления света.

Окончание >>>