Huygens-Prinzip, was ist der Vorteil dieser Interpretation?

Ich verstehe nicht, was es bringt, eine Wellenfront als Punktquellen zu interpretieren, die Kugelwellen aussenden. Sie müssen dann magnetische und elektrische Ströme verwenden, um zu erklären, warum es keine rückwärts emittierten Wellen gibt.

Meine Interpretation war immer, dass sich eine Wellenfront ausbreitet. Wenn man also eine kreisförmige Welle betrachtet, trägt ein kleiner Teil der Welle zu einem größeren Teil der Welle in einer weiteren Entfernung bei, was wie eine vollkommen vernünftige intuitive Erklärung erscheint, aber ich bin es nicht verstehen, warum Sie das Huygens-Prinzip brauchen.

Interferenz und Beugung
Laut Wikipedia kam Huygen vor Thomas Young. Huygens war einer der ersten, der die Wellentheorie des Lichts propagierte. Im Gegensatz zu einer Wasserwelle, bei der Sie das Medium auf und ab schwingen sehen, kann ich das Medium nicht sehen, in dem Licht oszilliert. Um Physiktheorie zu betreiben, benötigen Sie einen mathematischen Halt, um loszulegen . Huygens hat dafür gesorgt
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Antworten (1)

Hier ist eine Perspektive aus der optischen Technik.

Die Hauptintuition kommt von der Linearität.

Das Huygens-Prinzip besagt, dass die Wellen Superposition sind: Die optische Ausbreitung ist ein lineares System, und Sie können die Wellen addieren, um die Ausbreitung zu beenden. Angenommen, die ankommende Welle ist X , Ausgangswelle j , die sie verwandt sind als:

j = A X

Wo A stellt die Ausbreitung dar, und die spezifische Form hängt von der Ausbreitungsentfernung ab z und Wellenlänge λ .

Eine gute Sache bei der Ausbreitung im freien Raum ist, dass sie rauminvariant ist. Folglich können Sie das System mithilfe von Faltungen ausdrücken: Verwenden Sie einen Faltungskern, um die Ausbreitung darzustellen. Ein Beispiel für diesen Ausbreitungskern ist die Rayleigh-Sommerfeld-Formel. Dies sagt einfach, Matrix A ist eine Toeplitz-Matrix und kann im Fourier-Bereich diagonalisiert werden. Ein Eigenvektor von A ist die ebene Wellenfront, die die Form der Fourier-Basis hat.

Sie können diese Beziehung weiter vereinfachen. Zum Beispiel, wenn die Ausbreitung im Vergleich zur Wellenlänge und der paraxialen Matrix groß ist A reduziert sich auf die Form der Fresnel-Formel (eine fraktionierte Fourier-Matrix). Im Fernfeld reduziert es sich weiter auf die Fraunhofer-Formel und A ist jetzt eine Fourier-Matrix.

Zusammenfassend formuliert das Huygens-Prinzip also das Ausbreitungsproblem als lineares System. Dies vereinfacht unser Modell erheblich und hilft uns, die optischen Wellen auf einfache, aber größtenteils genaue Weise zu verstehen.

Bearbeitungen:

Siehe diesen sehr hilfreichen Link http://www.mit.edu/~birge/diffraction/ für die Visualisierung der oben erwähnten Beugungskerne.

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