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◆ 第5節 惠更斯原理 一、波前 二、惠更斯原理 1
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一、波前 1.如下頁圖(a)所示，以馬達驅動的長條形木桿，可以產生直線週期波。在同一時刻，將作同相運動的點連接起來所得到的線或面，稱為波前(wave front)。 ※註：對二維的波動而言，波前為同相運動各點組成的線。而在三維的波動中，波前則為同相運動各點所組成的面。
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2.只要是鄰近振動情況完全相同之點的連線或面就是波前，因此不一定是波峰或波谷的連線。但是波峰和波谷的連線是最顯而易見的波前。在右圖中，A為同相的相鄰波峰所連成的波前，稱為波峰波前；C為同相的相鄰波谷所連成的波前，稱為波谷波前；而B雖然不是波峰或波谷的連線，但也是波前。
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3.如圖(c)所示，以馬達驅動一枝鉛筆，則可產生圓形週期波。對圓形波而言，所有的波前都是圓形。
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4.如下圖(b)、(d)可看出，兩相鄰波峰波前或兩相鄰波谷波前間的距離即為水波的波長。由這兩個圖也可看出，不論是圓形水波或直線水波，波的傳播方向恆與波前 。
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二、惠更斯原理 1.科學家惠更斯（Christiaan Huygens，1629～1695，荷蘭人）提出波前如何移動的想法：當波行進時，波前上每一點皆可視為新的點波源，各自發出圓形或球形的子波 (wavelet)，以波速前進。與這些子波相切的線或面（稱為包絡線(envelope)或包絡面），即為新的波前。因此我們可以利用幾何的方法，由某一時刻的波前，求出下一瞬間波前的形狀與位置，此稱為惠更斯原理。
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2.如下圖所示的二維直線波，將原先波前上的每一點，視為新的點波源。畫出所發出的子波，並求其包絡線，即可得到下一瞬間的波前。由圖可知，新波前是與原波前平行的直線，垂直於波傳遞的方向，並以波速向前進。
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3.同理，根據惠更斯原理，下圖所示為圓形波的傳遞，可以用一連串同心圓來描述。當波動在三維空間傳遞，運用惠更斯原理時，只要把圓形子波改為球形子波，而波前則為子波的包絡面，其餘相同。
講義第45頁
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CHAPTER 2 波動 NEXT 第6節 水波的反射與折射 10
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