高校物理

ホイヘンスの原理とは

この記事で学べる内容

球面波と平面波とは

波面と斜線

ホイヘンスの原理とは

波の基本的な現象を説明するために,ホイヘンスの原理についてわかりやすく簡単に解説していきます。

球面波と平面波とは

球面波と平面波

水面波を真上から見たとき,上図の左のように広がる波のことを球面波,上図の右のように進む波を平面波といいます。
また,波の様子を表すために,波面と斜線というものを使います。

波面と射線

上図のように,波の山の部分を繋げたものを波面,波の進む向きを示す矢印を斜線といいます。
(波面は山以外の部分を繋げても良いです)

反射の法則とは

中学理科で反射の法則を勉強したと思います。
水面波(海とかお風呂とか)では,上図の下のように反射するように見えますが,波面だと説明しにくい場合があるため,上図の上のように射線を使って説明します。
なお,反射の法則とは,入射角\(i\)と反射角(I’\)が等しいという法則です。

ホイヘンスの原理とは

ホイヘンスの原理

波面の各点から素元波が生じ,次の波面になる
という考え方

ホイヘンスの原理とは,波面の各点から素元波が生じ,次の波面になるという考え方のことです。

ホイヘンスの原理 ホイヘンスの原理とは

例えば球面波の場合,上図のように波面の各点から素元波と呼ばれる小さな球面波が広がり,その素元波に共通に接する面が次の波面になると考えます。

素元波を考えることで,波の屈折や回折について説明できるようになります。

まとめ

高校物理では,球面波と平面波の2つの波を考えます。
球のように広がるのが球面波,波面が直線なのが平面波です。

ホイヘンスの原理とは,波面の各点から素元波が生じ次の波面になるという考え方で,ホイヘンスの原理を使って屈折や回折を説明します。

 

 

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