
【化】 Huygens-Fresnel principle
benefit; favour; kindness
change; even more; experience; furthermore; more; replace; still
this
【化】 geepound
【計】 Fresnel
elements; philosophy; principium; principle; theory
【化】 principle
【醫】 mechanism; principle; rationale
【經】 ground work; principle
惠更斯-菲涅耳原理(Huygens-Fresnel Principle)是波動光學的基礎理論之一,用于描述光波傳播過程中波前演化的規律。該原理由荷蘭物理學家克裡斯蒂安·惠更斯于1690年提出雛形,後經法國工程師奧古斯丁·菲涅耳在1818年引入幹涉概念完成數學表述。
從漢英詞典角度解析:
核心定義(Core Definition)
該原理認為:波前(wavefront)上的每一點均可視為次級子波(secondary wavelet)的源點,這些子波相幹疊加形成新的波前。英文表述為:"Every point on a wavefront is a source of spherical secondary waves, and the new wavefront is the tangential surface to all these secondary waves."
數學表達(Mathematical Formulation)
菲涅耳引入積分公式量化該原理: $$ U(P) = frac{A}{ilambda} iint frac{e^{ik(r+r')}}{rr'} K(chi) , dS $$ 式中$U(P)$為觀測點光場,$K(chi)$為傾斜因子,該公式将衍射現象與幹涉效應統一。
物理意義(Physical Interpretation)
該原理突破幾何光學限制,成功解釋光的衍射(diffraction)、幹涉(interference)現象,為标量衍射理論奠定基礎。2016年《物理評論快報》實驗驗證其在亞波長結構中的有效性[參見美國物理學會期刊]。
應用領域(Applications)
廣泛應用于光學儀器設計(如望遠鏡物鏡)、全息成像技術、電磁波傳播建模等領域。現代光芯片設計中仍沿用其修正形式進行近場計算[參考:Springer光學工程手冊]。
權威文獻參考:
惠更斯-菲涅耳原理是波動光學中的核心理論,用于解釋波的傳播及衍射現象。以下是其核心内容與意義:
該原理由惠更斯于1690年提出,後由菲涅耳在19世紀補充完善。其核心思想是:波前上的每一點均可視為發射次級子波的波源,這些子波在空間傳播時相互幹涉,形成新的波前。
需假設子波僅向前傳播(通過傾斜因子修正),且實際計算複雜,需借助近似方法(如菲涅耳半波帶法)。
如需進一步了解數學推導或具體應用案例,可參考(百度文庫)或(電磁波理論)。
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