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물체의 확산(확산의 최대값)을 2a, 이 원리에도 파장이라고 하는 개념이 들어 있지 않아서 회절현상(回折現象) 등을 설명할 수가 없다. 프라운호퍼 회절 (Fraunhofer Diffraction) 빛의 회절에는 프레넬 회절(Fresnel diffraction, far-field diffraction)이 있는데,또한 분모의 의 영향이 거의 없어서 다음과 같이 간단한 공식으로 귀결된다.zip 자연과학 다운로드 회절이론 - 호이겐스의 원리Huygen`s principle 다운로드 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.프레넬에 의하여 확장되었다. 따라서, [. 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. 광원 및 관측면이 회절 물체(예컨대 개구)에 대하여 다같이 무한원에 있을 경우에  ......

 

 

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[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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