8、波传播的折射、衍射和反射原理
(1)物质波的折射
物质波的折射发生在两种不同的介质空间,所以只有符合科学小舟同频共振的两空间才会存在这样的现象。这就包括了希望差别的“狭义的同频共振”以及“广义的同频共振”条件(详见“科学小舟物质波同频共振定律”章节)。此章节主要是以现象来分析折射的原理。
1678年,惠更斯完成著作《光论》(《Traitė de la Lumiere 》)。1690年这本书公开发行。在这本书中他提出“惠更斯原理”:波前的每一点可以认为是产生球面次波的点波源,而以后任何时刻的波前则可看作是这些次波的包络。菲涅耳在“惠更斯原理”的基础上假设这些次波会彼此发生干涉,因此惠更斯-菲涅耳原理是惠更斯原理与干涉原理的结晶。

(惠-菲折射原理)
惠更斯-菲涅耳原理与“科学小舟新科学”对波的传播的观点非常相似,但如果将惠更斯-菲涅耳原理里面的包络换成是动态的“科学小舟新科学”“波包”的概念,在对波的折射认识方面会有质的飞跃。(在光的本质篇章节有详细论述)
(2)波的衍射原理
衍射(Diffraction)又称为绕射,波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象。衍射现象是波的特有现象,一切波都会发生衍射现象。在经典物理学中,波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后会发生不同程度的弯散传播。假设将一个障碍物置放在光源和观察屏之间,则会有光亮区域与阴晦区域出现于观察屏,而且这些区域的边界并不锐利,是一种明暗相间的复杂图样。当波在其传播路径上遇到障碍物时,都有可能发生这种现象。美国物理学家、诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼指出:“没有人能够令人满意地定义干涉和衍射的区别,这只是术语用途的问题,其实二者在物理上并没有什么特别的、重要的区别。”他还提到,如果只有少数的波源(例如两个的时候),我们称这现象为“干涉”,例如我们称杨氏中双缝所产生的两束光源产生了干涉现象。而当大量波源存在时,对应的过程被称作是“衍射”。在实际情况中,衍射和干涉往往是同时出现的。有人这样总结:干涉是有限多个波束“相加”的结果,而衍射则是无限多个波束“积分”的结果。这些认识都算比较深入,但人们却忽视了一个产生衍射的因素,那就是“反射”的因素,比如在小孔衍射现象中,如果没有光线阻挡物和小孔的存在会产生吗?对于一束光波通过一个大于波长很多的孔径,可以看到光线直线通过而不发生衍射,但当小孔直径比光波的波长小或基本相当时,就会发生明显的衍射现象。而根据惠更斯-菲涅耳的次波理论,没有小孔的存在,衍射现象也一样会发生,比如下图中,因为孔壁处也会发出“次波”,根据惠更斯-菲涅耳的次波理论没有阻挡物和小孔,“次波”也会偏离直线造成衍射现象,但事实并不是如此。所以没考虑到波在小孔壁的反射因素的惠更斯-菲涅耳次波理论还是不够完善的理论。

“科学小舟新科学”衍射原理:衍射现象是由
