Huygens-Fresnelův princip je hlavním postulátem vlnové teorie , který popisuje a vysvětluje mechanismus šíření vln, zejména světelných vln .
Huygens-Fresnelův princip je rozvinutím principu zavedeného Christianem Huygensem v roce 1678 : každý bod fronty (povrch, kterého se vlna dostane) je sekundárním (tj. novým) zdrojem kulových vln . Obálka vlnoploch všech sekundárních zdrojů se v dalším časovém okamžiku stává vlnoplochou.
Huygensův princip v této podobě vysvětluje šíření vln v souladu se zákony geometrické optiky , ale nedokáže dostatečně plně a ještě kvantitativně vysvětlit fenomén difrakce . Fresnel v roce 1815 doplnil Huygensův princip zavedením konceptů koherence a interference elementárních vln, což umožnilo uvažovat difrakční jevy na základě Huygens-Fresnelova principu.
Huygens-Fresnelův princip je formulován takto:
|
Každý prvek čela vlny lze považovat za střed sekundární perturbace, která generuje sekundární kulové vlny, a výsledné světelné pole v každém bodě prostoru bude určeno interferencí těchto vln. |
Německý fyzik Gustav Kirchhoff dal Huygensovu principu přísnou matematickou formu a ukázal, že jej lze považovat za přibližnou formu věty zvané Kirchhoffův integrální teorém .
Vlnoplochou bodového zdroje v homogenním izotropním prostoru je koule . Amplituda poruchy ve všech bodech kulového čela vlny šířícího se z bodového zdroje je stejná.
Dalším zobecněním a rozvojem Huygensova principu je formulace v termínech dráhových integrálů , která slouží jako základ moderní kvantové mechaniky .