ホイヘンス(Christiaan Huygens)の原理(1678年)

 ホイヘンスの原理は,ある時刻の波面が与えられたとき,それから一定の時間が経過した後の波面を構成する方法である. ある時刻の波面上の各点から球面波(素源波)が出るものとし,それらが重なって新たな波面となるという原理である. この原理により反射,屈折,回折現象が説明できる.

実習:右のJavaアプレットは,ホイヘンスの原理に基づいてスリット後方の波動を計算する.(1)スリットの幅を変えてシミュレーションしスリット後方での波動の変化を観察せよ. (2)y方向の波数kyの値を変えると,スリットに入射する平面波の進行方向が変化する. 様々なkyの値に対してスリット間隔を変えてシミュレーションし,ホイヘンスの原理について理解を深めよ.

問:スリットへ向かって平面波が斜めに入射する.スリットの後ろ側ではどのような波となるか. 特に,スリットの幅が十分に狭いとどうなるか,ホイヘンスの原理に基づいて推測し,その理由を解説せよ.

ホイヘンス(Christiaan Huygens:1629.4.14-1695.7.8)

 ホイヘンスはオランダのハーグで生まれた.ガリレイを尊敬しガリレイを越えることを目標にしたという. また,ニュートンと交流があった.

 大航海時代に入ると,海上で正確に経度を決定する方法が必要となる. 経度の決定に正確な時計を用いる方法があるが, ホイヘンスはサイクロイド曲線を用いた正確な振り子時計を考案した.  海上で船の経度を知るには,船上の時間と,経度の分かっている場所の時間が分かればよい. 地球は1日に1回転するから,1時間には15度回転する. 船上の時間と経度の分かっている場所の時間に1時間の差異があれば 経度の差は15度ということになる.