Huygens-Fresnel-principen är vågteorins huvudpostulat , som beskriver och förklarar mekanismen för vågutbredning, i synnerhet ljusvågor .
Huygens-Fresnel-principen är en utveckling av principen som introducerades av Christian Huygens 1678 : varje punkt på fronten ( ytan som nås av vågen) är en sekundär (dvs. ny) källa för sfäriska vågor . Enveloppen för alla sekundära källors vågfronter blir vågfronten i nästa ögonblick.
Huygens princip i denna form förklarar utbredningen av vågor, i överensstämmelse med lagarna för geometrisk optik , men kan inte tillräckligt fullständigt, och ännu mer kvantitativt, förklara fenomenet diffraktion . Fresnel 1815 kompletterade Huygens-principen genom att introducera begreppen koherens och interferens av elementära vågor, vilket gjorde det möjligt att betrakta diffraktionsfenomen utifrån Huygens-Fresnel-principen.
Huygens-Fresnel-principen är formulerad enligt följande:
|
Varje element i vågfronten kan betraktas som mitten av en sekundär störning som genererar sekundära sfäriska vågor, och det resulterande ljusfältet vid varje punkt i rymden kommer att bestämmas av interferensen från dessa vågor. |
Den tyske fysikern Gustav Kirchhoff gav Huygens princip en rigorös matematisk form, vilket visar att den kan betraktas som en ungefärlig form av en sats som kallas Kirchhoffs integralsats .
Vågfronten för en punktkälla i ett homogent isotropiskt utrymme är en sfär . Amplituden för störningen vid alla punkter av den sfäriska vågfronten som utbreder sig från en punktkälla är densamma.
En ytterligare generalisering och utveckling av Huygens princip är formuleringen i termer av vägintegraler , som fungerar som grunden för modern kvantmekanik .