波為什麼會彎曲？用神奇模擬破解物理難關「惠更斯原理」（Scratch）
我是科學訓練師桑子研。對我來說，每天都是一場有趣的實驗！
各位正在學習物理的朋友們，在探索「波」的真面目時，最讓你頭痛的魔王是不是惠更斯原理（Huygens’ Principle）呢？如果你覺得「課本寫得太抽象，看了半天還是沒感覺……」，請放心，這絕對不是你的錯！因為惠更斯原理的核心精髓不在於「靜止的圖片」，而是在於連續的動態過程。
今天，我們要用互動式的程式教材，帶大家直擊 17 世紀科學家克里斯蒂安·惠更斯腦海中的「波形產生器」，用視覺化的方式解開這個物理之謎！
為什麼「惠更斯原理」這麼難懂？
簡單來說，惠更斯原理就像是波在傳遞過程中的終極大接力。它認為「波面上的每一點，都會變成產生新小波（子波）的源頭」。這個理論之所以難懂，是因為課本上的死板插圖很難呈現出時間流動的感覺。
不過，只要搞懂這個原理，你就能用一個簡單的邏輯串聯起所有疑問：為什麼光和聲音會反射？為什麼波可以繞過障礙物？
為了讓大家秒懂，我特別用 Scratch 寫了幾個「會動的教材」！大家可以自己動動手指調整參數，親自實驗看看波是怎麼跑的。
老實說，我在做這個模擬器的過程中，也好幾次驚呼：「喔！原來是這樣啊！」希望大家也能邊玩邊學。接下來，就讓我們透過這 6 個步驟，讓你的物理實力大進化吧！
惠更斯原理：6 大動態教材實測
1. 點波源：看見波的「初體驗」
首先，我們先從單一一個點擴散出去的子波開始想像。所有的波，其實都是由這些不斷向外擴張的小圓圈組合而成的。
https://scratch.mit.edu/projects/215885692/
2. 線波源：波的「團隊合作」
當波看起來像一條「線」在前進時，實際上是無數個點產生的子波相互重疊的結果。請觀察無數個小波手牽手，最後匯集成一個巨大「波前」的精彩過程。
https://scratch.mit.edu/projects/215883003/
3. 惠更斯與繞射：波會「繞道」的秘密
為什麼躲在牆角還能聽到聲音？這就是因為波會繞射（Diffraction）。當波穿過狹窄的縫隙時，它是如何轉彎繞過去的呢？把這個實驗跟「2. 線波源」對比一下，差異立刻就顯現出來了。
https://scratch.mit.edu/projects/216301782/
4. 惠更斯與反射：鏡子背後的數學邏輯
「入射角等於反射角」，這條大家背到爛的公式，透過惠更斯原理就能發現這其實是物理上的必然。正因為介質沒變，波才能以同樣的速度漂亮地反彈。快來體感這種物理之美吧！
https://scratch.mit.edu/projects/216301676/
5. 惠更斯與折射：波「腳步不一」的時候
從水進入玻璃，或是從深水區進入淺水區，當波的速度改變，它就會開始彎曲。只要盯著子波擴散的速度變化，折射的真面目就會在你眼前浮現。
https://scratch.mit.edu/projects/216301701/
6. 折射定律作圖法：預測未來波形的技術
考試最常考的「作圖題」。為什麼要在子波的圓圈上畫切線？只要懂了背後的邏輯，你就再也不用死背了。結合模擬動畫與作圖練習，你的物理思考邏輯會瞬間變得超清晰。
https://scratch.mit.edu/projects/216301733/
看完這些動畫，感覺如何呢？如果原本課本上那些死氣沉沉的插圖，現在已經在你的腦海中變成生動的動畫，那我會非常開心！如果你想一口氣體驗所有的模擬器，我也準備了專屬專題。歡迎點擊這裡來挑戰看看。你會發現，波的世界越了解就越有趣！
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