Huygens-Fresnel-periaate on aaltoteorian pääpostulaatti , joka kuvaa ja selittää aallon etenemismekanismin, erityisesti valoaaltojen .
Huygens-Fresnel-periaate on jatkoa Christian Huygensin vuonna 1678 käyttöön ottamasta periaatteesta : jokainen etupiste (aallon saavuttama pinta) on toissijainen (eli uusi) pallomaisten aaltojen lähde . Kaikkien toissijaisten lähteiden aaltorintamien verhokäyrästä tulee aaltorintama seuraavalla ajanhetkellä.
Huygensin periaate tässä muodossa selittää aaltojen etenemisen geometrisen optiikan lakien mukaisesti , mutta ei voi selittää riittävän täydellisesti ja vielä kvantitatiivisesti diffraktioilmiötä . Fresnel vuonna 1815 täydensi Huygensin periaatetta ottamalla käyttöön alkeisaaltojen koherenssin ja interferenssin käsitteet , mikä mahdollisti diffraktioilmiöiden tarkastelun Huygens-Fresnel-periaatteen pohjalta.
Huygens-Fresnel-periaate on muotoiltu seuraavasti:
|
Aaltorintaman jokaista elementtiä voidaan pitää sekundäärisen häiriön keskuksena, joka synnyttää sekundaarisia palloaaltoja , ja tuloksena oleva valokenttä kussakin avaruuden pisteessä määräytyy näiden aaltojen interferenssin mukaan. |
Saksalainen fyysikko Gustav Kirchhoff antoi Huygensin periaatteelle tiukan matemaattisen muodon, mikä osoittaa, että sitä voidaan pitää Kirchhoffin integraalilauseeksi kutsutun lauseen likimääräisenä muotona .
Pistelähteen aaltorintama homogeenisessa isotrooppisessa avaruudessa on pallo . Häiriön amplitudi pistelähteestä etenevän pallomaisen aaltorintaman kaikissa kohdissa on sama.
Huygensin periaatteen lisäyleistys ja -kehitys on polkuintegraalien muotoileminen , joka toimii nykyaikaisen kvanttimekaniikan perustana .