하위헌스의 원리

요약 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.

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.