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《數學心》第106章 惠更斯原理
  惠更斯說:“耍賴是不行的。”

  牛頓說:“那你說說為什麽?會有環,而不是連續的?就是因為有波?”

  惠更斯說:“球形波面上的每一點都是一個次級球面波的子波源,子波的波速與頻率等於初級波的波速和頻率,此後每一時刻的子波波面的包絡就是該時刻總的波動的波面。”

  牛頓說:“有點意思,然後呢?”

  惠更斯說:“介質中任一處的波動狀態是由各處的波動決定的”

  牛頓說:“那也不見得會有環,這個環十分清晰,你說的各處波動的波動源頭,不能分離的如此清晰。”

  惠更斯對牛頓說:“光的直線傳播、反射、折射等都能以此來進行較好的解釋。此外,惠更斯原理還可解釋晶體的雙折射現象。”

  牛頓說:“但用它不能解釋衍射現象,而且還會導致有倒退波的存在,而這顯然是不存在的。”

  惠更斯說:“次波假設不涉及波的時空周期特性——波長,振幅和位相,雖然能說明波在障礙物後面拐彎偏離直線傳播的現象。”

  牛頓說:“衍射是始終無法正常解釋。有明暗相間的條紋出現,表明各點的振幅大小不等,你能說清這是為什麽?”

  惠更斯說:“你也說不清,粒子也不可能形成牛頓環。需要能夠定量計算光所到達的空間范圍內任何一點的振幅,才能更精確地解釋衍射現象。”

  後來,菲涅耳在惠更斯原理的基礎上,補充了描述次波的基本特征——相位和振幅的定量表示式,並增加了“次波相乾疊加”的原理,從而發展成為惠更斯—菲涅耳原理。這個原理的內容表述如下:

  面積元dS所發出的各次波的振幅和相位滿足下面四個假設:

  (1)在波動理論中,波面是一個等相位面。因而可以認為dS面上各點所發出的所有次波都有相同的初位相(可令其為零)。

  (2)次波在P點處所引起的振動的振幅與r成反比。這相當於表明次波是球面波。

  (3)從面元dS所發次波在P處的振幅正比於dS的面積,且與傾角θ有關,其中θ為dS的法線N與dS到P點的連線r之間的夾角,即從dS發出的次波到達P點時的振幅隨θ的增大而減小(傾斜因數)。

  (4)次波在P點處的位相,由光程nr決定。

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  兩個人鬧矛盾後,牛頓和惠更斯直接的學術很多都是矛盾的。

  光是什麽樣的東西組成的,牛頓和惠更斯的看法就不一樣。

  牛頓認為光是顆粒一樣的東西組成的,叫光子。而惠更斯認為光像水一樣是一種波,無法分成正常的粒子。

  兩者直接弄得不可開交,但是幾百年後,這卻成為了人類爭論的最大焦點。

  因為雙方說得都有道理,光子既是粒子,又是波,光有波粒二象性。

  通過做實驗,光有正常機械波的乾射和衍射現象,但是光子也有粒子性。

  這已經不是牛頓和惠更斯意氣爭論的小事了,這是一個物理學與哲學的一件重大事件。

  而且由此引發了一連串重要的物理革命,到今天依舊在進行著。
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