Поверхность постоянной фазы распространяющейся волны, используемая для описания пространственной структуры света.Фронт волны — это воображаемая поверхность, соединяющая все точки волны, находящиеся в одинаковой фазе — например, все гребни световой волны в данный момент времени. Для простого точечного источника фронты волн представляют собой расширяющиеся наружу сферы; для идеально коллимированного пучка — плоские плоскости. Это понятие является центральным в физической оптике, поскольку оно даёт геометрический способ отслеживать, как свет распространяется, преломляется и фокусируется, даже когда волна искажается линзами, зеркалами или турбулентными средами.
Концепция фронта волны была формализована Христианом Гюйгенсом в его «Трактате о свете» 1690 года, где он ввёл принцип вторичных волн для объяснения отражения и преломления.
Фронты волн определяются волновым уравнением: в любой момент времени фаза волны постоянна вдоль поверхности. По мере распространения волны каждая точка на фронте волны действует как источник вторичных сферических волн (принцип Гюйгенса), и новый фронт волны является огибающей этих вторичных волн. Это позволяет вычислять эволюцию света через сложные оптические системы, прослеживая, как деформируется поверхность — например, идеальная линза превращает сферический фронт волны в плоский, а турбулентная атмосфера сморщивает его в неправильную форму.
Системы адаптивной оптики в телескопах измеряют и корректируют искажённые фронты волн в реальном времени, чтобы улучшить изображения звёзд и спутников; датчики фронта волны также используются в лазерной коррекции зрения и оптических испытаниях.
Голограмма сохраняет полный фронт волны света, рассеянного объектом, а не только его интенсивность, поэтому голографическое изображение выглядит трёхмерным и меняет перспективу при рассмотрении под разными углами.
