Излучателем сферической волны (рисунок 3) служит точечный источник 0.
Рисунок 3 - Сферические волны
Комплексная амплитуда сферической волны описывается уравнением
, (20)
где - радиальное расстояние от источника.
Фаза этой волны постоянна на поверхности при , т.е. фазовые фронты сферически центрированы относительно точки 0.
Наличие в знаменателе выражения (20) свидетельствует о том, что амплитуда убывает обратно пропорционально расстоянию от точечного источника.
Рассмотрим рисунок 4, на котором точечный источник расположен в плоскости , с координатами точки (, ).
Рисунок 4 - Точечный источник, расположенный в плоскости ,
Тогда амплитуда волны в плоскости , , параллельной плоскости , и расположенной от нее на расстоянии , будет в соответствии с уравнением (20) обратно пропорциональна:
, (21)
где , - координаты в плоскости освещения (облучения) сферической волной.
Приближенное выражение для фазы волны получается в результате разложения в биномиальный ряд подкоренного выражения в (21). Если в качестве аппроксимации для выбираются лишь два первых члена ряда, то результатом служит френелевская аппроксимация явления дифракции. В амплитудном множителе [см. (21)] может быть заменено только , поскольку , . Тогда для комплексной амплитуды волны в плоскости , при расположении излучателя в точке с координатами (, ) в плоскости , получаем
. (22)