§ 118. Принцип Гюйгенса

В двух следующих главах нам придется рассматривать процессы, происходящие за непрозрачной преградой с отверстиями в случае, когда на эту преграду падает световая волна. В приближении геометрической оптики свет за преградой не должен проникать в область геометрической тени. В действительности же световая волна в принципе распространяется во всем пространстве за преградой, проникая в область геометрической тени, причем это проникновение оказывается тем более существенным, чем меньше размеры отверстий. При диаметре отверстий или ширине щелей, сравниваемых с длиной световой волны, приближение геометрической оптики оказывается совершенно неправомерным.

Качественно поведение света за преградой с отверстием может быть объяснено с помощью принципа Гюйгенса, который устанавливает способ построения фронта волны в момент времени по известному положению фронта в момент времени t. Согласно принципу Гюйгенса каждая точка, до которой доходит волновое движение, служит центром вторичных волн; огибающая этих воли дает положение фронта волны в следующий момент (рис. 118.1; среда предполагается неоднородной — скорость волны в нижней части рисунка больше, чем в верхней).

Пусть на плоскую преграду с отверстием падает параллельный ей фронт волны (рис. 118.2). По Гюйгенсу каждая точка выделяемого отверстием участка волнового фронта служит центром вторичных волн, которые в однородной и изотропной среде будут сферическими. Построив огибающую вторичных волн, мы убеждаемся в том, что за отверстием волна проникает в область геометрической тени (на рисунке границы этой области показаны пунктиром), огибая края преграды.

Рис. 118.1.

Рис. 118.2.

Принцип Гюйгенса не дает никаких указаний об интенсивности волн, распространяющихся в различных направлениях. Этот недостаток был устранен Френелем. Усовершенствованный им принцип Гюйгенса — Френеля излагается в § 126. Там же дается физическое обоснование этого принципа.