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.
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 , выходная волна , то они связаны как:
Где представляет распространение, а конкретная форма зависит от расстояния распространения и длина волны .
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 является тёплицевой матрицей и может быть диагонализирована в области Фурье. Один собственный вектор 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 сводится к форме формулы Френеля (дробная матрица Фурье). В дальнем поле это далее сводится к формуле Фраунгофера, и 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.
гипортнекс
DWade64
пользователь45664