バビネの原理

物理学において、バビネの原理^{[1]は、不透明体からの}回折パターンは、全体的な前方ビームの強度を除いて、同じサイズと形状の穴からの回折パターンと同一であると述べている。これは1800年代にフランスの物理学者ジャック・バビネによって定式化された。

バビネ原理の量子バージョンは量子ネットワークの文脈で導出されている。^[2]

B が元の回折物体で、B' が その補物体、つまり透明な物体であると仮定します。BとB'によって生じる放射パターンの合計は、遮られていないビームの放射パターンと同じである必要があります。つまり、遮られていないビームが到達しない場所では、 BとB 'によって生じる放射パターンは位相が逆で、振幅が等しくなければなりません。

既知のサイズと形状の開口部または物体からの回折パターンを、測定対象物からのパターンと比較します。たとえば、赤血球のサイズは、その回折パターンを小さな穴の配列と比較することで見つけることができます。バビネの原理の 1 つの帰結は、消滅のパラドックスです。これは、回折限界において、粒子によってビームから除去される放射は、粒子の断面積と光束の 2 倍に等しいというものです。これは、吸収または反射される放射の量は粒子の断面積を通過する光束に等しいですが、バビネの原理により、前方に回折される光は粒子の形状の穴を通過する光と同じであるため、前方に回折される光の量も粒子の断面積を通過する光束に等しいためです。

この原理は光学で最もよく使用されますが、他の形態の電磁放射にも当てはまり、実際、波動力学における回折の一般定理^{[引用が必要]です。バビネの原理は、サイズと形状の}等価性を検出する能力において最もよく使用されます。^{[説明が必要]}

この効果は、レーザーを使用することで簡単に観察できます。まず、細い（約 0.1 mm）ワイヤーをレーザー光線の中に置き、回折パターンを観察します。次に、レーザーを狭いスリットに当てたときの回折パターンを観察します。スリットは、レーザー プリンターまたはコピー機を使用して透明なプラスチック フィルムに印刷するか、ろうそくの炎で燻したガラス片にピンを使用して線を引くことによって作成できます。

バビネの原理は、アンテナ工学において相補インピーダンスを見つけるために使用できます。この原理の帰結は次のようになります。

${\displaystyle Z_{\text{metal}}\,Z_{\text{slot}}={\frac {\eta ^{2}}{4}},}$

ここで、Z _metalと Z _{slot は}金属とスロットの放射片の入力インピーダンスであり、は構造が埋め込まれている媒体の固有インピーダンスです。さらに、Z _{slot は}スロットのインピーダンスであるだけでなく、補完的な構造インピーダンス (多くの場合、ダイポールまたはループ) と見なすことができます。さらに、Z _{metalは Z screen}と呼ばれることが多く、screen は光学的な定義に由来します。薄いシートまたはスクリーンは金属である必要はなく、磁気ポテンシャルにつながる (電流密度ベクトル)をサポートする任意の材料です。この式の問題の 1 つは、スクリーンが特定の波長 (またはその範囲) に対して比較的薄くなければならないことです。そうでない場合、モードが形成され始めるか、フリンジ フィールドが無視できなくなる可能性があります。 ${\displaystyle \eta}$${\displaystyle {\vec {J}}}$${\displaystyle {\vec {A}}}$

イータまたは固有インピーダンスのより一般的な定義については、 を参照してください。バビネの原理は偏波を考慮していないことに注意してください。1946 年に、HG Booker は、バビネの原理を拡張して偏波を考慮した (別名 Booker の拡張) 「Slot Aerials and Their Relation to Complementary Wire Aerials」を出版しました。この情報は、前述のように、Balanis の第 3 版Antenna Theory教科書から引用されています。 ${\displaystyle \eta ={\sqrt {\frac {\mu }{\epsilon }}}}$

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この音声ファイルは、2011 年 3 月 21 日付のこの記事の改訂版から作成されたもので、その後の編集は反映されていません。 ( 2011-03-21 )

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