Wavefront
भौतिकी में, समय-परिवर्तनशील तरंग क्षेत्र का तरंगमुख एक ही चरण वाले सभी बिंदुओं का समुच्चय (लोकस) है। यह शब्द आम तौर पर केवल उन क्षेत्रों के लिए सार्थक है जो, प्रत्येक बिंदु पर, एकल अस्थायी आवृत्ति के साथ समय में साइनसॉइड रूप से भिन्न होते हैं (अन्यथा चरण अच्छी तरह से परिभाषित नहीं है)। वेवफ्रंट आमतौर पर समय के साथ आगे बढ़ते हैं। एक आयामी माध्यम में प्रसार करने वाली तरंगों के लिए, तरंगमुख आमतौर पर एकल बिंदु होते हैं; वे दो आयामी माध्यम में वक्र होते हैं, और त्रि-आयामी माध्यम में सतह होते हैं। एक साइनसॉइडल समतल तरंग के लिए, तरंगमुख प्रसार की दिशा के लंबवत तल होते हैं, जो तरंग के साथ उस दिशा में चलते हैं। एक साइनसॉइडल गोलाकार तरंग के लिए, तरंगमुख गोलाकार सतह होती हैं जो इसके साथ फैलती हैं। यदि तरंगमुख के विभिन्न बिंदुओं पर प्रसार की गति अलग-अलग है, तो तरंगमुख का आकार और/या अभिविन्यास अपवर्तन द्वारा बदल सकता है। विशेष रूप से, लेंस ऑप्टिकल वेवफ्रंट के आकार को समतल से गोलाकार, या इसके विपरीत में बदल सकते हैं। शास्त्रीय भौतिकी में, विवर्तन घटना को ह्यूजेन्स-फ्रेसेल सिद्धांत द्वारा वर्णित किया गया है जो एक प्रसार तरंग के सामने प्रत्येक बिंदु को अलग-अलग गोलाकार तरंगों के संग्रह के रूप में मानता है। विशेषता झुकने का पैटर्न सबसे अधिक स्पष्ट तब होता है जब एक सुसंगत स्रोत (जैसे कि एक लेजर) से एक तरंग का सामना एक स्लिट/एपर्चर से होता है जो आकार में इसकी तरंग दैर्ध्य के बराबर होता है, जैसा कि अंतःस्थापित छवि में दिखाया गया है। यह तरंगमुख (या, समतुल्य रूप से, प्रत्येक तरंग) पर विभिन्न बिंदुओं के जोड़ या हस्तक्षेप के कारण होता है जो पंजीकरण सतह तक विभिन्न लंबाई के पथों से यात्रा करते हैं। यदि कई, निकट दूरी वाले उद्घाटन (जैसे, एक विवर्तन ग्रेटिंग) हैं, तो अलग-अलग तीव्रता का एक जटिल पैटर्न हो सकता है। सरल तरंगमुख और प्रसार ऑप्टिकल प्रणालियों को मैक्सवेल के समीकरणों के साथ वर्णित किया जा सकता है, और ध्वनि या इलेक्ट्रॉन किरणों जैसी रैखिक प्रसार तरंगों में समान तरंग समीकरण होते हैं। हालांकि, उपरोक्त सरलीकरणों को देखते हुए, ह्यूजेन्स का सिद्धांत उदाहरण के लिए, खाली स्थान के माध्यम से एक तरंग के प्रसार की भविष्यवाणी करने के लिए एक त्वरित विधि प्रदान करता है। निर्माण इस प्रकार हैः लहर के सामने के प्रत्येक बिंदु को एक नया बिंदु स्रोत माना जाए। प्रत्येक बिंदु स्रोत से कुल प्रभाव की गणना करके, नए बिंदुओं पर परिणामी क्षेत्र की गणना की जा सकती है। कम्प्यूटेशनल एल्गोरिदम अक्सर इस दृष्टिकोण पर आधारित होते हैं। सरल तरंगमुख के लिए विशिष्ट मामलों की गणना सीधे की जा सकती है। उदाहरण के लिए, एक गोलाकार तरंगमुख गोलाकार रहेगा क्योंकि तरंग की ऊर्जा को सभी दिशाओं में समान रूप से दूर ले जाया जाता है। ऊर्जा प्रवाह की ऐसी दिशाएँ, जो हमेशा तरंगमुख के लंबवत होती हैं, उन्हें कई तरंगमुख बनाने वाली किरणें कहा जाता है। तरंगमुख का सबसे सरल रूप समतल तरंग है, जहाँ किरणें एक दूसरे के समानांतर होती हैं। इस प्रकार की तरंग से निकलने वाले प्रकाश को कोलिमेटेड प्रकाश कहा जाता है। समतल तरंगमुख एक बहुत बड़े गोलाकार तरंगमुख के सतह-खंड के लिए एक अच्छा मॉडल है; उदाहरण के लिए, सूर्य का प्रकाश पृथ्वी पर एक गोलाकार तरंगमुख के साथ हमला करता है जिसकी त्रिज्या लगभग 150 मिलियन किलोमीटर (1 ए. यू.) है। कई उद्देश्यों के लिए, इस तरह के तरंगमुख को पृथ्वी के व्यास की दूरी पर समतल माना जा सकता है। वेवफ्रंट एक समस्थानिक माध्यम में सभी दिशाओं में प्रकाश की गति के साथ यात्रा करते हैं। वेवफ्रंट मापन या भविष्यवाणियों का उपयोग करने वाली वेवफ्रंट विचलन विधियों को लेंस प्रकाशिकी के लिए एक उन्नत दृष्टिकोण माना जा सकता है, जहां लेंस की मोटाई या खामियों के कारण एक एकल फोकल दूरी मौजूद नहीं हो सकती है। निर्माण कारणों से, एक पूर्ण लेंस में एक गोलाकार (या टोरॉइडल) सतह का आकार होता है, हालांकि, सैद्धांतिक रूप से, आदर्श सतह एसफेरिक होगी। ऑप्टिकल प्रणाली में इस तरह की कमियां ऑप्टिकल विचलन का कारण बनती हैं। सबसे प्रसिद्ध विचलनों में गोलाकार विचलन और कोमा शामिल हैं। हालांकि वायुमंडल के अपवर्तन सूचकांक में स्थानिक भिन्नताओं के कारण एक बड़े दूरबीन में विचलन के अधिक जटिल स्रोत हो सकते हैं। एक वांछित पूर्ण समतलीय तरंगमुख से एक ऑप्टिकल प्रणाली में एक तरंगमुख के विचलन को तरंगमुख विचलन कहा जाता है। वेवफ्रंट विचलन को आमतौर पर या तो एक नमूना छवि या द्वि-आयामी बहुपद शब्दों के संग्रह के रूप में वर्णित किया जाता है। ऑप्टिकल प्रणालियों में कई अनुप्रयोगों के लिए इन विचलनों का न्यूनतमकरण वांछनीय माना जाता है। वेवफ्रंट संवेदक और पुनर्निर्माण तकनीक एक वेवफ्रंट संवेदक एक ऐसा उपकरण है जो ऑप्टिकल प्रणाली में ऑप्टिकल गुणवत्ता या इसकी कमी का वर्णन करने के लिए एक सुसंगत संकेत में वेवफ्रंट विचलन को मापता है। ऐसे कई अनुप्रयोग हैं जिनमें अनुकूली प्रकाशिकी, ऑप्टिकल मेट्रोलॉजी और यहां तक कि आंख में ही विचलन का माप भी शामिल है। इस दृष्टिकोण में, एक कमजोर लेजर स्रोत को आंख में निर्देशित किया जाता है और रेटिना से परावर्तन का नमूना लिया जाता है और संसाधित किया जाता है। चरण के सॉफ्टवेयर पुनर्निर्माण का एक अन्य अनुप्रयोग अनुकूली प्रकाशिकी के उपयोग के माध्यम से दूरबीनों का नियंत्रण है। गणितीय तकनीक जैसे फेज इमेजिंग या कर्वचर सेंसिंग भी वेवफ्रंट अनुमान प्रदान करने में सक्षम हैं। ये एल्गोरिदम विशेष वेवफ्रंट ऑप्टिक्स की आवश्यकता के बिना विभिन्न फोकल प्लेन पर पारंपरिक ब्राइटफील्ड छवियों से वेवफ्रंट छवियों की गणना करते हैं। जबकि शैक-हार्टमैन लेंसलेट सरणियाँ लेंसलेट सरणी के आकार के लिए पार्श्व रिज़ॉल्यूशन में सीमित हैं, इस तरह की तकनीकें केवल तरंग के सामने के माप की गणना करने के लिए उपयोग की जाने वाली डिजिटल छवियों के रिज़ॉल्यूशन द्वारा सीमित हैं। उस ने कहा, वे वेवफ्रंट सेंसर रैखिकता के मुद्दों से पीड़ित हैं और इसलिए चरण माप के संदर्भ में मूल एसएचडब्ल्यूएफएस की तुलना में बहुत कम मजबूत हैं। कई प्रकार के वेवफ्रंट सेंसर हैं, जिनमें शामिल हैंः शैक-हार्टमैन वेवफ्रंट सेंसरः शैक-हार्टमैन लेंसलेट सरणी का उपयोग करने वाली एक बहुत ही सामान्य विधि। फेज-शिफ्टिंग श्लेयरन तकनीक वेवफ्रंट वक्रता संवेदकः जिसे रॉडियर परीक्षण भी कहा जाता है। यह अच्छा सुधार देता है लेकिन एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में पहले से ही एक अच्छी प्रणाली की आवश्यकता होती है। पिरामिड वेवफ्रंट सेंसर कॉमन-पाथ इंटरफेरोमीटर फौकॉल्ट चाकू-किनारे परीक्षण बहुपक्षीय कतरनी इंटरफेरोमीटर रोंची परीक्षक कतरनी इंटरफेरोमीटर हालांकि एक आयाम विभाजन इंटरफेरोमीटर जैसे कि मिशेलसन इंटरफेरोमीटर को तरंग-सामने संवेदक कहा जा सकता है, यह शब्द आम तौर पर उन उपकरणों पर लागू किया जाता है जिनमें हस्तक्षेप करने के लिए एक अनियंत्रित संदर्भ किरण की आवश्यकता नहीं होती है। ह्यूजेन्स-फ्रेसेल सिद्धांत वेवफ्रंट संवेदक अनुकूली प्रकाशिकी विकृत दर्पण तरंग क्षेत्र संश्लेषण हैमिल्टन-जैकोबी समीकरण संदर्भ आगे पढ़ने वाली पाठ्यपुस्तकें और पुस्तकें आधुनिक भौतिकी की अवधारणाएँ (चौथा संस्करण), ए. बीज़र, भौतिकी, मैकग्रा-हिल (अंतर्राष्ट्रीय), 1987, आधुनिक अनुप्रयोगों के साथ भौतिकी, एल. एच. ग्रीनबर्ग, होल्ट-सॉन्डर्स अंतर्राष्ट्रीय डब्ल्यू. बी. सॉन्डर्स एंड कंपनी, 1978, भौतिकी के सिद्धांत, जे. बी. मैरियन, डब्ल्यू. एफ. हॉर्न्याक, होल्ट-सॉन्डर्स इंटरनेशनल सॉन्डर्स कॉलेज, 1984, इंट्रोडक्शन टू इलेक्ट्रोडायनामिक्स (तीसरा संस्करण), डी. जे. ग्रिफिथ्स, पियर्सन एजुकेशन, डॉर्लिंग किंडर्सले, 2007, लाइट एंड मैटरः इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म, ऑप्टिक्स, स्पेक्ट्रोस्कोपी एंड लेजर, वाई। बी. बैंड, जॉन विली एंड संस, 2010, द लाइट फैंटास्टिक-इंट्रोडक्शन टू क्लासिक एंड क्वांटम ऑप्टिक्स, आई. आर. केन्यन, ऑक्सफोर्ड यूनिवर्सिटी प्रेस, 2008, मैकग्रा हिल एनसाइक्लोपीडिया ऑफ फिजिक्स (दूसरा संस्करण), सी. बी. पार्कर, 1994, जर्नल्स वेवफ्रंट टिप/टिल्ट एस्टिमेशन फ्रॉम डिफोकस्ड इमेजेज एक्सटर्नल लिंक्स लाइटपाइप्स-फ्री यूनिक्स वेवफ्रंट प्रोपेगेशन सॉफ्टवेयर एओ ट्यूटोरियलः वेव-फ्रंट सेंसर वेवफ्रंट सेंसिंगः प्रतिष्ठान अनुसंधान समूह और कंपनियाँ जो वेवफ्रंट सेंसिंग और एडाप्टिव ऑप्टिक्स में रुचि रखती हैं। प्रकाशिकी तरंगें