Принцип Гюйгенса, в чем польза этой интерпретации?

Я не понимаю, какой смысл интерпретировать волновой фронт как точечные источники, излучающие сферические волны. Затем вам нужно использовать магнитные и электрические токи, чтобы объяснить, почему не существует волн, излучаемых в обратном направлении.

Моя интерпретация всегда заключалась в том, что волновой фронт распространяется, поэтому, рассматривая круговую волну, одна небольшая часть волны будет способствовать большей части волны на дальнем расстоянии, что кажется вполне разумным интуитивным объяснением, однако я не понимая зачем нужен принцип Гюйгенса.

интерференция и дифракция
Согласно Википедии, Гюйген появился раньше Томаса Янга. Гюйгенс был одним из первых, кто выдвинул волновую теорию света. Кроме того, в отличие от водной волны, в которой вы можете видеть среду, колеблющуюся вверх и вниз, я не могу видеть среду, в которой колеблется свет. Чтобы заниматься теорией физики, вам нужна некоторая математическая точка опоры, чтобы начать. Гюйгенс представил это
См. вопросы и ответы в списке «Связанные» в правой части экрана.

Ответы (1)

Вот перспектива оптической инженерии.

Основная интуиция исходит из линейности.

Принцип Гюйгенса гласит, что волны являются суперпозицией: оптическое распространение — это линейная система, и вы можете сложить волны, чтобы закончить распространение. Скажем, входящая волна Икс , выходная волна у , то они связаны как:

у "=" А Икс

Где А представляет распространение, а конкретная форма зависит от расстояния распространения г и длина волны λ .

В распространении в свободном пространстве хорошо то, что оно пространственно-инвариантно. Следовательно, вы можете выразить систему, используя свертки: используйте ядро ​​свертки для представления распространения. Одним из примеров этого ядра распространения является формула Рэлея-Зоммерфельда. Это просто говорит, матрица А является тёплицевой матрицей и может быть диагонализирована в области Фурье. Один собственный вектор А представляет собой плоский волновой фронт, имеющий форму базиса Фурье.

Вы можете еще больше упростить эту связь. Например, если распространение велико по сравнению с длиной волны и параксиально, матрица А сводится к форме формулы Френеля (дробная матрица Фурье). В дальнем поле это далее сводится к формуле Фраунгофера, и А теперь является матрицей Фурье.

Таким образом, принцип Гюйгенса формулирует задачу распространения как линейную систему. Это значительно упрощает нашу модель и помогает нам понять оптические волны простым, но в основном точным способом.

Редактирует:

См. эту очень полезную ссылку http://www.mit.edu/~birge/diffraction/ для визуализации вышеупомянутых ядер дифракции.