Принцип Гюйгенса

Кожну точку шляху поширення хвилі вважатимуться джерелом вторинних хвиль.

Уявіть собі хвилю на поверхні водойми. Найпростіше, здавалося б, описати хвильовий рух води суто механічно — розрахувати сили гідродинамічного тиску, що діють на частинки водної поверхні знизу, і сили гравітаційного тяжіння, що протидіють їм, сумарний вплив яких і призводить до того, що поверхня ритмічно коливається вгору-вниз. Однак наприкінці XVII століття голландський фізик Християн Гюйгенс уявив собі хвильову картину дещо по-іншому і вивів, завдяки цьому, потужний принцип, що рівною мірою застосовується до будь-яких хвиль — починаючи від хвиль на водній поверхні і закінчуючи гамма-випромінюванням далеких галактик.

Сенс принципу Гюйгенса найпростіше зрозуміти, якщо уявити, що гребінь хвилі на водній поверхні на мить застиг. Тепер уявіть, що цієї миті вздовж усього фронту хвилі в кожну точку гребеня кинуто по каменю, внаслідок чого кожна точка гребеня стає джерелом нової кругової хвилі. Майже всюди знову збуджені хвилі взаємно погасяться і не виявляться на водяній поверхні. І лише вздовж фронту вихідної хвилі вторинні дрібні хвилі взаємно посиляться і утворюють новий хвильовий фронт, паралельний попередньому і віддалений від нього деяку відстань. Саме за такою схемою, згідно з принципом Гюйгенса, поширюється хвиля.

То чому такий парадоксальний, начебто, погляд настільки звичайне природне явище, як поширення хвиль, виявляється корисний ученим? Уявіть, що буде при зіткненніхвилі з перешкодою по дорозі її поширення. Повернемося наприклад хвилі на водній поверхні і уявімо, що хвиля вдарилася об бетонний хвилеріз під кутом до нього. Згідно з принципом Гюйгенса, з тих точок хвильового фронту, які припали на хвилеріз, вторинні хвилі не поширюватимуться, а з решти будуть. В результаті хвиля продовжить свій шлях і відновиться за хвилерізом. Тобто фактично при зіткненні з перешкодою хвиля спокійно огинає його, і будь-який моряк вам це підтвердить. (Ця властивість хвиль називається дифракцією.)