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词条 费马原理
释义

费马原理是几何光学中的一条重要原理,由此原理可证明光在均匀介质中传播时遵从的直线传播定律、反射和折射定律,以及傍轴条件下透镜的等光程性等。光的可逆性原理是几何光学中的一条普遍原理,该原理说,若光线在介质中沿某一路径传播,当光线反向时,必沿同一路径逆向传播 。费马原理规定了光线传播的唯一可实现的路径,不论光线正向传播还是逆向传播,必沿同一路径。因而借助于费马原理可说明光的可逆性原理的正确性。光在任意介质中从一点传播到另一点时,沿所需时间最短的路径传播。

地震学中的费马原理

地震波沿射线传播的旅行时和沿其他路径传播的旅行时相比为最小,亦是波沿旅行时最小的路径传播。

光学中的费马原理

光线在两点间的实际路径是使所需的传播时间为极值的路径。在大部分情况下,此极值为最小值,但有时为最大值,有时为恒定值。

费马原理详解

光在任意介质中从一点传播到另一点时,沿所需时间最短的路径传播。又称最小时间原理或极短光程原理,法国数学家费马于1657年首先提出。设介质折射率 n在空间作连续变化,光传播路程ds所需时间为式中c为真空中的光速。光沿ACB曲线从A点传播到B点所需时间为费马原理指出了光传播的实际路径,这是一条所需时间τ为极小值的路径。实际上τ除取极小值外,还可取极大值或稳定值,总之,τ应取极值。光在介质中传播时,光传播的几何路程与介质折射率之乘积称为光程。上式中的积分就是光沿 ACB曲线从A点传到B点的总光程。故费马原理也可表述为:光传播的实际路径是使光程取极值(极小值、极大值或稳定值)。光程取极值的条件为光程的一级变分等于零,即此即费马原理的数学表达式。费马原理是几何光学中的一条重要原理,由此原理可证明光在均匀介质中传播时遵从的直线传播定律、反射和折射定律,以及傍轴条件下透镜的等光程性等。光的可逆性原理是几何光学中的一条普遍原理,该原理说,若光线在介质中沿某一路径传播,当光线反向时,必沿同一路径逆向传播 。费马原理规定了光线传播的唯一可实现的路径,不论光线正向传播还是逆向传播,必沿同一路径。因而借助于费马原理可说明光的可逆性原理的正确性。

费马原理对折射定律的证明

假设光从介质n1入射到介质n2。在两个介质的交界面上取一条直线为x轴,法线为y轴,在入射光线上任取一点A(x1, y1),光线与两介质交界面的交点为B(x, 0),在折射光线上任取一点C(x2, y2)。

折射定律中对费马原理的证明

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更新时间:2024/12/23 15:13:23