Поле плоской волны в плоскости z = 0 можно записать в виде
где множитель c = aeiux определяет как амплитуду a так и начальную фазу волны, а через u обозначена x - компонента вектора
: ksinα = kx = u.
Представим граничное поле f0(x) в виде
Произвольное граничное поле f0(x) представляется в виде интеграла
т.е. в виде непрерывной суммы плоских волн различных пространственных частот.
Соотношение неопределенностей должно связывать протяженность Δx граничного поля с шириной Δu его пространственного спектра:
. Пространственная протяженность граничного поля определяется характерным размером препятствия, в нашем примере - размером b отверстия в непрозрачном экране.
Поэтому ширина спектра плоских волн можно оценить так:
Разброс пространственных частот определяет разброс направлений слагаемых плоских волн за препятствием:
Откуда для малых углов
Это и есть дифракционная расходимость пучка света за отверстием размера b.
Поле на расстоянии z
в случае непрерывного спектра