Huygens-Fresnel-princippet er bølgeteoriens hovedpostulat , som beskriver og forklarer mekanismen for bølgeudbredelse, især lysbølger .
Huygens-Fresnel-princippet er en udvikling af princippet introduceret af Christian Huygens i 1678 : hvert punkt på fronten (overfladen nået af bølgen) er en sekundær (dvs. ny) kilde til sfæriske bølger . Indhylningen af alle sekundære kilders bølgefronter bliver til bølgefronten i det næste tidspunkt.
Huygens' princip i denne form forklarer udbredelsen af bølger, i overensstemmelse med lovene for geometrisk optik , men kan ikke tilstrækkeligt fuldt ud, og endnu mere kvantitativt, forklare fænomenet diffraktion . Fresnel i 1815 supplerede Huygens-princippet ved at introducere begreberne kohærens og interferens af elementære bølger, hvilket gjorde det muligt at overveje diffraktionsfænomener ud fra Huygens-Fresnel-princippet.
Huygens-Fresnel princippet er formuleret som følger:
|
Hvert element af bølgefronten kan betragtes som centrum for en sekundær forstyrrelse, der genererer sekundære sfæriske bølger, og det resulterende lysfelt ved hvert punkt i rummet vil blive bestemt af disse bølgers interferens. |
Den tyske fysiker Gustav Kirchhoff gav Huygens' princip en stringent matematisk form, hvilket viser, at det kan betragtes som en omtrentlig form for en sætning kaldet Kirchhoffs integralsætning .
Bølgefronten af en punktkilde i et homogent isotropisk rum er en kugle . Amplituden af forstyrrelsen på alle punkter af den sfæriske bølgefront, der udbreder sig fra en punktkilde, er den samme.
En yderligere generalisering og udvikling af Huygens' princip er formuleringen i form af stiintegraler , som tjener som grundlag for moderne kvantemekanik .