Гюйгенс Волновая теория света. В погоне за лучом | страница 54

Его построение основывалось на так называемом принципе Гюйгенса: каждая частица, попадающая в световой фронт, сама становится фронтом. Проводя аналогию с домино, распространение начинается с падения одной кости, и каждая падающая кость заставляет падать другие, передавая возмущение в виде веера. В трехмерном пространстве столкновения можно увидеть на разрезе окружности:

«...каждая частица вещества, в котором распространяется волна, должна сообщать свое движение не только ближайшей частице, лежащей на проведенной от светящейся точки прямой, но необходимо сообщает его также и всем другим частицам, которые касаются ее и препятствуют ее движению. Таким образом вокруг каждой частицы должна образоваться волна, центром которой она является».

РИС. 7

РИС. 8

Согласно этому принципу, зная фронт возмущения в определенный момент (t_>1), мы можем точно определить его в любое следующее мгновение (t_>2). Достаточно взять каждую точку предыдущего фронта (F_>1) за источник новых, вторичных сферических фронтов, которые постепенно распространяются вперед с радиусом r = v(t_>2 - t_>1). Получившийся фронт (F_>2) будет поверхностью, которая покрывает все сферы одновременно в том состоянии, в котором они находятся в каждый момент времени (см. рисунок 7). В некотором смысле фон из частиц эфира с их столкновениями служит физическим предлогом для использования метода геометрической реконструкции с его набором из линейки и циркуля, который позволяет изобразить распространение возмущения. Физика, разумеется, определяет такие параметры рисунка, как ширина раскрытия циркуля. Вторичные фронты распространяются не в точности так же, как первоначальное возмущение. Маленькие сферы не расширяются внутрь, в направлении источника света О. Каждая точка фронта F_>1 порождает вторичную волну, направленную только вовне, создавая F_>2. Волны, идущей внутрь, которая могла бы породить F_>2, не появляется (см. рисунок 8).

РИС. 9

РИС. 10

Надо уточнить, что этот эффект не накапливается, то есть по мере продвижения фронта его интенсивность не нарастает благодаря росту протяженности. В противном случае каждый раз, зажигая лампочку, мы видели бы, что свет от нее увеличивает свою интенсивность и в результате ослепляет нас. Если фронт появляется и угасает, то мы видим свет на мгновение, а потом он исчезает.

Одним из самых простых случаев, к которому можно применить принцип Гюйгенса, является распространение плоских и сферических волн (см. рисунки 9 и 10). Линии, перпендикулярные фронту волн (лучам в случае со сферами), образуют в геометрической оптике световые лучи. Построение Гюйгенса кажется немного громоздким и не до конца продуманным. Почему бы для определения вида нового фронта просто не провести прямую линию за другой или более широкую окружность на нужном расстоянии, в зависимости от скорости распространения света?