즉 포락면(包絡面)이 된다는 것이다. 다시 말하면 프레넬은 2차파가 간섭한 결과라고 하는 생각을 보충하여 하위헌스의 원리를 완전하게 하였다.J. 물체와 회절상의 복소진폭분포는 서로 푸리에 변환의 관계로 결부되어 있다. 따라서 광원과 스크린이 창으로부터 멀리 떨어지거나 가깝더라도 창의 양쪽에 볼록렌즈가 있어서 빛이 평면파로 입사되고, 원형구멍 회절 등에서 다룬 회절의 경우 입사하는 빛이 평면인 창에 수직으로 입사하여 광원에서 창의 각 지점까지의 거리는 일정한 조건이었다. 광원 및 관측면이 회절 물체(예컨대 개구)에 대하여 다같이 무한원에 있을 경우에 생기는 회절 현상. 프레넬 회절의 대어.html . 그 점의 빛의 세기를 정하며 임의의 시각에 등위상면(等位相面)에서 출발한 2차파에 대해서 본다면 그 파면을 이었을 때의 포락면 위의 점에서는 빛의 세기가 극대값을 취하게 된다.. 참고문헌 : 하위헌스의 원리 [Huygens` principle ] | 네이버 백과사전 프라운호퍼 회절 <네이버 백과사전> / 위키백과 ......
자연과학 자료실 회절이론 - 호이겐스의 원리Huygen`s principle 자료실 와 프라운호퍼 회절에 대해서
[자연과학] 회절이론 - 호이겐스의 원리[Huygen`s principle]와 프라운호퍼 회절에 대해서
호이겐스의 원리(Huygen`s principle)와
Fraunhofer Diffraction(프라운호퍼 회절)
1. 호이겐스의 원리 (Huygen`s principle)
파가 진행하는 모양을 그림으로 구하는 방법을 나타내는 원리를 말하며 어느 순간의 파면이 주어지면 다음 순간의 파면은 주어진 파면상의 각 점이 각각 독립한 파원이 되어 발생하는 2차적인 구면파에 공통으로 접하는 면, 즉 포락면이 된다는 것이다.
예를 들어 바다에서 파도가 밀려오는 것을 관찰해보면 파의 높은 부분, 즉 마루를 이루는 곡선이 그 형태를 조금씩 바꾸면서 움직이는 것을 알 수 있다. 파동의 마루를 이어준 곡선 혹은 곡면을 파면이라 한다. 어느 순간의 파면이 주어지면 다음 순간의 파면은 주어진 파면상의 각 점이 각각 독립한 파원(波源)이 되어 발생하는 2차적인 구면파(球面波)에 공통으로 접하는 면, 즉 포락면(包絡面)이 된다는 것이다. 1678년 C.하위헌스가 발표한 빛의 파동설(波動說)에서 광파의 진행상태를 나타내는 데 사용한 것이며, 빛의 직진성이나 굴절·반사 등 당시 뉴턴의 빛의 입자설(粒子說)에 기초가 된 여러 가지 현상도 이 원리를 바탕으로 해서 파동설의 입장에서도 설명할 수 있다.
하위헌스의 시대에는 광파의 주기성이라고 하는 개념이 명확하게 파악되어 있지 않고, 이 원리에도 파장이라고 하는 개념이 들어 있지 않아서 회절현상(回折現象) 등을 설명할 수가 없다. 그후 이 원리는 이 점을 고려한 A.J.프레넬에 의하여 확장되었다.
프레넬에 따르면 2차파는 구면파이지만 방향에 따라 세기가 다르고 광원을 포함한 임의의 곡면상의 각 점에서의 2차파가 관측점에서 겹쳐지게 된다. 그 점의 빛의 세기를 정하며 임의의 시각에 등위상면(等位相面)에서 출발한 2차파에 대해서 본다면 그 파면을 이었을 때의 포락면 위의 점에서는 빛의 세기가 극대값을 취하게 된다. 다시 말하면 프레넬은 2차파가 간섭한 결과라고 하는 생각을 보충하여 하위헌스의 원리를 완전하게 하였다. 따라서 이것을 `프레넬-하위헌스의 원리`라고도 한다.
2. 프라운호퍼 회절 (Fraunhofer Diffraction)
빛의 회절에는 프레넬 회절(Fresnel diffraction, near-field diffraction)과 프라운호퍼 회절(Fraunhofer diffraction, far-field diffraction)이 있는데, 흔히 회절이라 하면 프라운호퍼 회절을 일컫는다. 프라운호퍼 회절 무늬를 계산해보면 입사하는 빛의 2차원 푸리에 변환이 되는 것을 알 수 있다. 따라서, Fast Fourier Transform(FFT)을 이용해서 회절 무늬를 쉽게 그려볼 수 있다.
프라운호퍼 회절은 창을 통한 입사파와 투과파가 공통적으로 평면파로 볼 수 있는 경우이다. 따라서 광원과 스크린이 창으로부터 멀리 떨어지거나 가깝더라도 창의 양쪽에 볼록렌즈가 있어서 빛이 평면파로 입사되고, 또한 스크린의 한 지점으로 가는 빛이 평면파가 되는 상황이다.
앞서 다룬 단일슬릿 회절, 원형구멍 회절 등에서 다룬 회절의 경우 입사하는 빛이 평면인 창에 수직으로 입사하여 광원에서 창의 각 지점까지의 거리는 일정한 조건이었다. 이 경우라면 프레넬-키르히호프 회절공식에서 이 일정한 값을 가지게 되고, [..]의 벡터가 창의 전 영역에서 일정하다. 또한 분모의 의 영향이 거의 없어서 다음과 같이 간단한 공식으로 귀결된다.
이를 프라운호퍼 회절공식이라 한다. 여기서 은 의 작은 면을 통하여 스크린까지 가는 거리로서 렌즈나 다른 매질을 통과할때에는 진공에서의 빛의 진행거리로 환산한 광경로(optical path)를 나타낸다.
광원 및 관측면이 회절 물체(예컨대 개구)에 대하여 다같이 무한원에 있을 경우에 생기는 회절 현상. 프레넬 회절의 대어. 실용적으로는 물체를 평행광으로 조명했을 때, 물체의 확산(확산의 최대값)을 2a, 조명광의 파장을 λ라 하여 z》a2/λ을 충족시키는 물체와 관측면의 거리 z(파 필드의 조건을 충족)를 택하면 된다. 또 관측면이 광원의 공액면(共?面)이 되었을 때도 같은 회절이 생긴다. 물체와 회절상의 복소진폭분포는 서로 푸리에 변환의 관계로 결부되어 있다.
참고문헌 : 하위헌스의 원리 [Huygens` principle ] | 네이버 백과사전
프라운호퍼 회절 <네이버 백과사전> / 위키백과
http://www.clemson.edu/ces/phoenix/labs/224/diffraction/index.html
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