Huygens-Fresnelsches Prinzip

Das huygenssche Prinzip (nach Christiaan Huygens), auch huygens-fresnelsches Prinzip genannt, besagt, dass jeder Punkt einer Wellenfront als Ausgangspunkt einer neuen Welle, der so genannten Elementarwelle, betrachtet werden kann.

Brechung einer ebenen Wellenfront nach dem huygensschen Prinzip

Die neue Lage der Wellenfront ergibt sich durch Überlagerung (Superposition) sämtlicher Elementarwellen (in drei Dimensionen sind Elementarwellen kugelförmig, in zwei Dimensionen kreisförmig).

Die sich weiter ausbreitende Wellenfront ergibt sich als die äußere Einhüllende der Elementarwellen, da sich die Elementarwellen im selben Medium und mit gleicher Geschwindigkeit ausbreiten wie die ursprüngliche Welle. Bei unterschiedlichen Medien ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit und damit auch die Ausbreitungsrichtung der Welle, was sich als Brechung bemerkbar macht. Am Rand eines Hindernisses (z. B. Spalt) führt das huygenssche Prinzip zur Beugung.

Huygens konnte mit seiner Theorie die Beugung und Brechung von Licht erklären, was allerdings auch mit der Korpuskulartheorie von Newton möglich war. Erst als die Lichtgeschwindigkeiten in zwei unterschiedlichen Medien bestimmt werden konnte, konnte entschieden werden, welche der beiden Theorien zutreffend ist. Als Ausbreitungsmedium der Lichtwellen postulierte Huygens den Äther. Dieser wird seit der allgemeinen Akzeptanz der speziellen Relativitätstheorie Albert Einsteins (1879–1955) und der Quantenmechanik nicht mehr als physikalisches Konzept benötigt.

Reflexion nach Huygens. Achtung, das Bild ist fehlerhaft. Selbstverständlich ist der Einfallswinkel gleich dem Ausfallswinkel

Weblinks

• Animation: Reflexion und Brechung von Wellen - Erklärung durch das Prinzip von Huygens