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菲涅耳原理

惠更斯-菲涅耳原理是一種用於分析波傳播問題的理論方法,它結合了荷蘭物理學者克里斯蒂安·惠更斯的惠更斯原理和法國物理學者奧古斯丁·菲涅耳的貢獻。該原理不僅適用於遠場衍射,也適用於近場衍射,提供了一個基於波動理論的框架來解釋光的傳播規律。

惠更斯原理本身指出,光源在某一時刻的波陣面上的每一點都可以看作是一個次波源,這些次波源發出球面次波,其後某一時刻的波陣面就是這些球面次波的包跡面。惠更斯-菲涅耳原理進一步考慮了這些次波源來自同一個波源,因此它們是相乾的,後一時刻的波陣面是前一個波陣面上各點次波相乾疊加的結果。

基爾霍夫衍射公式為衍射提供了一個嚴格的數學基礎,這個基礎建立在波動方程格林第二恆等式之上。從基爾霍夫衍射公式可以推導出惠更斯-菲涅耳原理,其中菲涅耳在惠更斯-菲涅耳原理中提出的假設在推導過程中自然地表現出來。

歷史上,惠更斯在1678年的著作《光論》中提出了他的原理,但未能解釋光波遇到邊緣、孔徑或狹縫時發生的衍射效應。惠更斯假定次波只會朝前面方向傳播,而不會朝後面方向傳播。菲涅耳的貢獻在於完善了這一理論,使其能夠正確地解釋和計算波的傳播。

綜上所述,惠更斯-菲涅耳原理是一種重要的物理理論,它不僅在光學中有著廣泛的套用,而且在波動學和電磁學等領域也具有重要意義。