ホイヘンスの原理を使用した反射の法則|物理

リフレクション

2 つの媒質間の境界に到達する波の伝播方向の急速な変化は、反射として知られています。接近波擾乱の少なくとも一部は、同じ媒質内に含まれる。

反射の種類

さまざまな種類の反射は次のとおりです。 <オール>

定期的な振り返り :正反射とは、鏡に映ったような鮮明でシャープな反射です。鏡は、粉体などの反射率の高い材料を均一に塗布したガラス片です。この反射面は、それに当たるほぼすべての光を一貫して反射します。さまざまなポイント間の反射角度はそれほど違いはありません。その結果、かすみやぼやけは事実上完全になくなりました。

拡散反射 :ミラー以外の反射面は、一般的に粗い研磨です。これは、傷やへこみ、汚れなどの表面の摩耗や裂傷が原因である可能性があります。表面を作成するために使用される材料の種類でさえ、違いを生むことができます.このすべてが、反射の明るさと品質の低下につながります。

このような凹凸面のスポット間の反射角を比較すると、反射角は完全にランダムです。光線が粗い表面のわずかに異なる場所に当たると、完全に反対方向に反射されます。これは拡散反射として知られており、光沢のない物体を認識できるようになっています.3.多重反射：鏡の前に物を置くと、一枚の絵になります。 2 つの鏡を使用すると、鏡のような反射面は反射で光の強度を保持するのに非常に優れているため、単一の光源を数回反射させることができます。この多重反射は、光強度が非常に低くなり、検出できなくなるまで実現可能です。その結果、ほぼ無限の数の多重反射を持つことができます。すべての固有の反射は、イメージも反映します。これは、各画像が画像または別の画像の結果であることを意味します。2 つの鏡の間の角度は、私たちが見る画像の数に大きな影響を与えます。ミラー間の角度が小さくなると、写真の数が増えることがわかります。角度がゼロのとき、つまりミラーが互いに平行なとき、写真の数は無制限になります。

波面

波面は、同じ位相にあるすべてのポイントの位置です。波面には 3 種類あります。それらは次のとおりです。 <オール>

球面波面 :点源がエネルギーを放出すると、その周囲の粒子が振動し始め、波が全方向に伝播するにつれて球状の波面が形成されます。

平面波面 :光源が無限の場合、そこから出てくる波は互いに平行です (太陽から来る光線は地球上で互いに平行です)。このような場合、平面波面が作成されます。

円柱波面 :光源が線形の場合、円柱状の波面が作成されます。すべてのポイントはソースから等距離にあり、円柱の表面上にあります。

ホイヘンスの原理

ホイヘンは 1678 年に光が波として移動することを最初に提案しました。これらの波は、光源から逃げた後、光の速度であらゆる方向に移動します。 Huygen は、波面の伝搬を計算するための単純な幾何学的方法を提案しました。

ホイヘンスの原理によると-

<オール>

波面上のすべてのポイントは、二次ウェーブレットと呼ばれる新しいウェーブレットを生成します。二次ウェーブレットは、一次波面と同じ速度を持ち、光の速度に相当します (c)。

任意の瞬間に、順方向の二次ウェーブレットへの接線またはエンベロープによって、二次波面の位置が得られます。

均質材料の波面は、常に波の伝搬方向に対して垂直です。

ホイヘンスの原理の説明

AB は任意の時間「t」における波面のセグメントを表します。任意の時間 t + Δt での波面を見つけるには、次の手順を実行します。

AB 上の多数の点に半径 vΔt の円を描いて、特定の媒体における波の速度である 2 次球面ウェーブレットのセクションを表します。

ウェーブレットエンベロープセクションを表す共通接線 CD と C'D' を描画します。

CD は前方エンベロープであり、ソースが左側にある場合は新しい波面を提供します。ソースが右側にある場合、新しい波面は C'D' になります (曲率も反対になります)。 Kirchhoff は、後波がないこと、または波面が発生源に向かって移動することはなく、常に発生源から遠ざかることを数学的に説明しました。

反省の法則

反射の法則によると：

入射点では、入射光線、反射光線、および法線はすべて同じ平面にあります。その結果、反射光線が、入射光線と入射点の法線によって定義される平面内にあることを実証する必要があります。
入射角と反射角 () は常に等しい

ホイヘンスの原理を使用した反射の法則

AB を平面鏡 M₁ に入射する平面波面と仮定します。 M₂ . ∠BAA' しましょう =∠i を入射角とする。波面 AB に垂直な入射光線は 1、2、3 です。ホイヘンスの原理によれば、波面 AB 上のすべての点は二次ウェーブレットのソースです。点 B からの二次ウェーブレットが時間 t.BA' =c x t ……………………..(1)c=真空中の光の速度で位置 A' に到達すると仮定します点 A からの二次ウェーブレットが点 B' に到達すると仮定します時間 t.AB' =c×t …………………………(2)A'とB'を合わせると、反射波面はA'B'になります。 A'B' に垂直な反射光線は 1'、2'、3' です。また、B'A'A =r を反射角とします。相似三角形から AA'B と AA'B' があります。BA' =AB' ((1) と (2) から)∠B =∠B' (どちらも 90)AA' =AA' (基数共通)したがって、三角形は合同です。∠i =∠r これは、スネルの反射の法則としても知られています。

結論

光波が表面に衝突して跳ね返る現象は、反射として知られています。ホイヘンスの原理は、反射の法則を検証するために使用されます。入射光線、反射光線、および入射点での表面の法線は、すべて同じ平面にあります。反射角は入射角と同じです。ホイヘンスの原理は、1690 年にオランダの数学者、科学者、天文学者であるクリスチャンホイヘンスによって提案されたもので、多くの光学現象を調べるための強力なツールです。