Номер 1, страница 131 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

1. Сформулируйте принцип Гюйгенса.

1. Принцип Гюйгенса – это геометрический метод, который позволяет определить положение волнового фронта в любой последующий момент времени, зная его положение в начальный момент. Этот принцип является фундаментальным в волновой теории.

Формулировка принципа включает в себя два основных положения:

1. Каждая точка, до которой доходит волна (т.е. каждая точка на фронте волны), становится источником вторичных сферических волн. Эти волны распространяются во все стороны с той же скоростью и частотой, что и исходная волна.

2. Положение волнового фронта в следующий момент времени ($t + \Delta t$) представляет собой огибающую поверхность, то есть поверхность, касательную ко всем вторичным волнам, испущенным из точек исходного фронта в момент времени $\text{t}$. Радиус каждой вторичной сферической волны в момент $t + \Delta t$ будет равен $r = v \cdot \Delta t$, где $\text{v}$ – это скорость распространения волны в данной среде.

С помощью принципа Гюйгенса можно наглядно объяснить и вывести основные законы волновой оптики:

• Закон прямолинейного распространения света: В однородной среде волновые фронты представляют собой систему параллельных плоскостей или концентрических сфер, и построение огибающей показывает, что волна движется по прямой линии (лучу), перпендикулярной фронту.

• Закон отражения: Принцип Гюйгенса позволяет доказать, что при отражении от поверхности угол падения равен углу отражения, а падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к поверхности лежат в одной плоскости.

• Закон преломления: С его помощью можно вывести закон Снеллиуса, который описывает изменение направления луча при переходе из одной среды в другую: $\frac{\sin\alpha}{\sin\beta} = \frac{v_1}{v_2} = n_{21}$, где $\alpha$ – угол падения, $\beta$ – угол преломления, $v_1$ и $v_2$ – скорости света в первой и второй средах, а $n_{21}$ – относительный показатель преломления.

Стоит отметить, что в своей первоначальной форме принцип Гюйгенса не объяснял, почему вторичные волны не создают обратную волну (распространяющуюся назад) и не мог описать распределение энергии в пространстве, в частности, при явлении дифракции. Эти недостатки были устранены позже Огюстеном Френелем, который дополнил принцип идеей о когерентности и интерференции вторичных волн. Этот усовершенствованный принцип называется принципом Гюйгенса–Френеля.

Ответ: Каждая точка волнового фронта является источником вторичных сферических волн, а новое положение волнового фронта в последующий момент времени является огибающей поверхностью этих вторичных волн.