图3 图4
以O为球心的球面波在时刻t的波面为,按照惠更斯原理,上的每个点都是子波的波源,在时间后各子波的波面如图中浅色线所示。假设波在同种介质中传播,波向各个方向传播的速度都相等,那么浅色线圆的半径也都相等。是这些子波波面的包络面,它就是原来球面波的波面在时间后的新位置。可以看出,新的波面仍是一个球面,它与原来球面半径之差为,表示波向前传播了的距离。
同理惠更斯原理还能够解释平面波的传播。
(三)波的衍射
平面波到达挡板上的狭缝AB,波面上的每一点都可以看作子波的波源,位于狭缝的点也是子波的波源。因此,波自然可以到达挡板后的位置,但惠更斯原理只能解释衍射中波传播方向的变化,不能解释波的强度,所以无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小关系。之后菲涅尔补充了子波的相位和振幅的定量表达式,并增加了"次波相干叠加"的原理,称为"惠更斯-菲涅尔原理"才能较全面的解释衍射现象。
图5
(四)波的反射
如图为一列平面波传播到两种介质表面时发生反射,AB是同一波面上的两点,在时间内波面上B点的振动形式传播到点,传播的距离为,而A点作为一个子波波源在时间内振动形式传播的距离也为,传播到的位置为以A为圆心