Wave Theory of Huygens Light



den bølge teori om lys Huygens definerte lys som en bølge, som ligner lyd eller mekaniske bølger som forekommer i vann. På den annen side bekreftet Newton at lyset ble dannet av materielle partikler som han kalte corpuscles.

Lys har alltid vekket interesse og nysgjerrighet for mennesket. På denne måten har et av de grunnleggende problemene i fysikken siden begynnelsen vært å avdekke lysets mysterier.

Av disse grunner har det gjennom vitenskapens historie vært forskjellige teorier som har til hensikt å forklare sin sanne natur.

Det var imidlertid ikke før slutten av 1700-tallet og begynnelsen av det 18. århundre, med teoriene til Isaac Newton og Christiaan Huygens, at grunnlaget for en dypere kunnskap om lys begynte å bli lagt.

Prinsipper for Huygens 'bølge-teori om lys

I 1678 formulerte Christiaan Huygens sin bølgeteori, som senere, i 1690, utgav han i sitt verk Skrift om lys. 

Den hollandske fysikeren foreslo at lyset ble utstrålet i alle retninger som et sett med bølger som beveget seg gjennom et medium som han kalte eter. Siden bølgene ikke er påvirket av tyngdekraften, antok det at bølgens hastighet ble redusert når de kom inn i et tettere medium.

Hans modell viste seg spesielt nyttig for å forklare Snell-Descartes 'lov om refleksjon og refraksjon. Han forklarte også tilfredsstillende fenomenet diffraksjon.

Hans teori var fundamentalt basert på to begreper:

a) Lyskildene avgir bølger med en sfærisk form, ligner bølgene som oppstår på overflaten av vannet. På denne måten er lysstråler definert av linjer hvis retning er vinkelrett på overflaten av bølgen.

b) Hvert punkt av en bølge er igjen et nytt emittersenter for sekundære bølger, som sendes ut med samme frekvens og hastighet som preger de primære bølgene. Uendelig av sekundære bølger blir ikke oppfattet, slik at bølgen som kommer fra disse sekundære bølgene, er konvolutten.

Imidlertid ble bølgeteorien til Huygens ikke akseptert av tidens forskere, bortsett fra noen få unntak som Robert Hooke s.

Den enorme prestisen til Newton og den store suksessen som nådde sin mekanikk sammen med problemene for å forstå eterbegrepet, gjorde at de fleste samtidige forskere begge valgte den corpuscularteorien til den engelske fysikeren.

refleksjon

Refleksjonen er et optisk fenomen som skjer når en bølge strekker seg skråt på en overflate av separasjon mellom to medier og gjennomgår en retningsendring, blir returnert til det første medium sammen med en del av bevegelsens energi.

Lovene om refleksjon er følgende:

Første lov

Den reflekterte strålen, hendelsen og den normale (eller perpendikulære) befinner seg i samme plan.

Andre lov

Verdien av innfallsvinkelen er nøyaktig det samme som refleksjonsvinkelen.

Huygens prinsipp gjør det mulig å demonstrere lovene om refleksjon. Det er verifisert at når en bølge når adskillelsen av media, blir hvert punkt en ny emitterende kilde som sender sekundære bølger. Den reflekterte bølgefronten er konvolutten til sekundærbølgene. Vinkelen til denne reflekterte sekundære bølgefronten er nøyaktig den samme som hendelsesvinkelen.

refraksjon

Imidlertid er brytning fenomenet som oppstår når en bølge strekker seg skråt over et gap mellom to medier, som har en annen brytningsindeks.

Når dette skjer, trenger bølgen inn og overføres av det andre av mediet sammen med en del av bevegelsens energi. Refraksjon oppstår som en konsekvens av den forskjellige hastigheten som bølger forplanter seg i forskjellige medier.

Et typisk eksempel på fenomenet brytning kan observeres når en gjenstand er delvis satt inn (for eksempel en penn eller en penn) i et glass vann.

Huygens prinsipp ga en overbevisende forklaring på brytningen. Poengene på bølgefronten som befinner seg ved grensen mellom de to medier, virker som nye kilder til lysformidling og dermed retningen for forplantningsendringer.

diffraksjon

Diffraksjon er et fysisk fenomen som er karakteristisk for bølger (det forekommer i alle typer bølger) som består av avvik fra bølger når de finner et hinder i veien eller går gjennom en spalte.

Det må huskes at diffraksjon oppstår bare når bølgen er forvrengt på grunn av et hinder hvis dimensjoner er sammenlignbare med dens bølgelengde..

Teorien om Huygens forklarer at når lyset faller på en spalte, blir alle punkter i flyet sekundære bølgebilder som, som det allerede har forklart tidligere, nye bølger som i dette tilfellet får navnet på diffrakte bølger.

De ubesvarte spørsmål om Huygens 'teori

Huygens-prinsippet ga en rekke spørsmål ubesvarte. Hans påstand om at hvert punkt i en bølgefront var en kilde til en ny bølge, forklarte ikke hvorfor lyset forplanter seg både bakover og fremover.

Også forklaringen av begrepet eter var ikke helt tilfredsstillende, og var en av grunnene til at hans teori først ble akseptert.

Gjenoppretting av bølgemodellen

Det var ikke før 1800-tallet da bølgemodellen ble gjenopprettet. Det var hovedsakelig takket være Thomas Youngs bidrag som var i stand til å forklare alle fenomenet lys på grunnlag av at lyset er en langsgående bølge.

Spesielt i 1801 gjorde han sitt berømte dobbeltsporeksperiment. Med dette eksperimentet testet Young et interferensmønster i lys fra en fjern lyskilde da den diffrakterte etter å ha passert gjennom to slisser.

På samme måte forklarte Young også gjennom bølgemodellen spredningen av hvitt lys i regnbuens forskjellige farger. Han viste at i hvert medium har hver av fargene som utgjør lyset en karakteristisk frekvens og bølgelengde.

På denne måten takket være dette eksperimentet demonstrerte han lysets bølgeform.

Interessant viste dette eksperimentet over tid at det var nøkkelen til å demonstrere dualitetskorpuskelbølgen av lys, et grunnleggende trekk ved kvantemekanikken.

referanser

  1. Burke, John Robert (1999). Fysikk: Tingenes natur. Mexico City: International Thomson Editors. 
  2. "Christiaan Huygens." Encyclopedia of World Biography. 2004. Encyclopedia.com. (14. desember 2012).
  3. Tipler, Paul Allen (1994). Fysikk. Tredje utgave. Barcelona: Reverté.
  4. David A. B. Miller Huygens 'bølgeutbredelsesprinsipp korrigert, Optics Letters 16, s. 1370-2 (1991)
  5. Huygens-Fresnel-prinsippet (n.d.). På Wikipedia. Hentet 1. april 2018, fra en.wikipedia.org.
  6. Lys (n.d.). På Wikipedia. Hentet 1. april 2018, fra en.wikipedia.org.

  7. Youngs eksperiment (n.d.). På Wikipedia. Hentet 1. april 2018, fra es.wikipedia.org.