Гюйгенса - Френеля принцип. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Принцип Гюйгенса - Френеля - основной постулат волновой теории XVII века, описывающий и объясняющий механизм распространения волн, в частности световых. Принцип Гюйгенса - Френеля. является развитием принципа, который ввёл X. Гюйгенс (Ch. Huygens) в 1678; в соответствии с последним каждый элемент поверхности, достигнутый в данный момент световой волной, является центром одной из элементарных волн, огибающая к-рых становится волновой поверхностью в след. момент времени. При этом обратные элементарные волны во внимание не принимались. Принцип Гюйгенса объясняет распространение волн, согласующееся с законами геометрической оптики, но не может объяснить явлений дифракции. О. Ж. Френель (A. J. Fresnel) в 1815 дополнил принцип Гюйгенса, введя представления о когерентности и интерференции элементарных волн, что позволило рассматривать на основе принципа Гюйгенса - Френеля и дифракционные явления. Г. P. Кирхгоф (G. R. Kirchhoff) придал принципу Гюйгенса - Френеля строгий математический вид, показав, что его можно считать приближённой формой теоремы, назыаемой. интегральной теоремой Кирхгофа (см. Кирхгофа метод).

Согласно Гюйгенса - Френеля принципу, волновое возмущение в точке P (рис.), создаваемое источником P₀, можно рассматривать как результат интерференции вторичных элементарных волн, излучаемых каждым элементом dS нек-рой волновой поверхности S с радиусом r₀. Амплитуда вторичных волн пропорциональна амплитуде первичной волны, приходящей в точку Q, площади элемента dS и убывает с возрастанием угла

между нормалью к поверхности S и направлением излучения вторичной волны на точку P. Амплитуда E_Q первичной волны в точке Q на поверхности S даётся выражением

, где А - амплитуда волны на расстоянии единицы длины от источника, k - волновой вектор,

- циклическая частота. Вклад в волновое возмущение в точке P, вносимый элементом поверхности dS, запишется в виде

где

- расстояние от точки Q до P,

- функция, описывающая зависимость амплитуды вторичных волн от угла

. Полное поле в точке наблюдения P представляется интегралом

Если за элемент поверхности взять площадь кольца, вырезаемого из волнового фронта S двумя бесконечно близкими концентрическими сферами с центрами в точке наблюдения P, и выразить dS через приращение

, то получим

Верхний предел интеграла R_max=R+2r₀. функция

теперь рассматривается как функция от

. Точное вычисление (3) невозможно без знания

, однако Френель дал метод приближённого его вычисления, используя разбиение поверхности S на т. н. Френеля зоны .Вид функции

в Г.- Ф. п. остаётся неопределённым, но при

=0 К(0)=

; множитель i означает, что фазы вторичных волн отличаются на

от фазы первичной волны в точке Q. Из математически точного определения Г.- Ф. п., данного Кирхгофом, следует и определение функции

Строгое решение задач дифракции обычно связано с очень большими матем. трудностями, поэтому задачи, имеющие практический интерес, часто решаются приближёнными методами с использованием принципа Гюйгенса - Френеля. Принцип Гюйгенса - Френеля позволяет описывать все оптич. явления, относящиеся к распределению интенсивности света по разным направлениям (прямолинейное распространение света, отражение, преломление, двулучепреломление, дифракцию и т. д.). Приближённость решения с помощью принципа Гюйгенса - Френеля состоит в том, что при этом не рассматриваются реальные граничные условия электродинамики Максвелла. Напр., при рассмотрении распространения волн через отверстия в экране амплитуда волны в точках, закрытых экраном, полагается равной нулю, а на отверстии - такой, как если бы экрана не было (т. е. допускается разрыв волнового поля).

Литература по принципу Гюйгенса - Френеля

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.