- Principper for Huygens bølgeteori om lys
- Afspejling
- Første lov
- Anden lov
- brydning
- diffraktion
- De ubesvarede spørgsmål fra Huygens teori
- Gendannelse af bølgemodellen
- Referencer
Den bølge teori om lys Huygens defineret lys som en bølge, der ligner lyden eller mekaniske bølger, som frembringes i vandet. På den anden side hævdede Newton, at lys var sammensat af materialepartikler, som han kaldte korpuskler.
Lys har altid vakt menneskelig interesse og nysgerrighed. På denne måde har et af de fysiske fysiske grundlæggende problemer siden starten været at afsløre lysets mysterier.
Christiaan huygens
Af disse grunde har der gennem videnskabshistorien været forskellige teorier, der prøvede at forklare dens sande natur.
Imidlertid var det først i slutningen af det syttende og det tidlige attende århundrede med teorierne fra Isaac Newton og Christiaan Huygens, at grundlaget for en dybere forståelse af lys begyndte at blive lagt.
Principper for Huygens bølgeteori om lys
I 1678 formulerede Christiaan Huygens sin bølgeteori om lys, som han senere udgav i 1690 i sin afhandling om lys.
Den hollandske fysiker foreslog, at der blev udsendt lys i alle retninger som et sæt bølger, der rejste gennem et medium, som han kaldte eter. Da bølger ikke påvirkes af tyngdekraften, antog han, at bølgenes hastighed ville falde, når de kom ind i et tættere medium.
Hans model var især nyttig til at forklare Snell-Descartes-loven om reflektion og brydning. Det forklarede også tilfredsstillende fænomenet diffraktion.
Hans teori var grundlæggende baseret på to begreber:
a) Lyskilder udsender sfærisk-formede bølger, der ligner de bølger, der forekommer på vandoverfladen. På denne måde defineres lysstrålene af linjer, hvis retning er vinkelret på overfladen af bølgen.
b) Hvert bølgepunkt er til gengæld et nyt udsendelsescenter for sekundære bølger, der udsendes med den samme frekvens og hastighed, som karakteriserede de primære bølger. Uendeligheden af sekundære bølger opfattes ikke, så bølgen, der følger af disse sekundære bølger, er deres konvolut.
Huygens 'bølgeteori blev imidlertid ikke accepteret af videnskabsmænd i hans tid med få undtagelser som Robert Hooke.
Newtons enorme prestige og den store succes, som hans mekanik opnåede, sammen med problemerne med at forstå etherbegrebet, fik de fleste af de moderne videnskabsmænd til begge at vælge den engelske fysikers corpuskulære teori.
Afspejling
Reflektion er et optisk fænomen, der finder sted, når en bølge skråt falder ind på en adskillelsesoverflade mellem to medier og gennemgår en retningsændring, der returneres til det første medium sammen med en del af bevægelsens energi.
Overvejelseslovene er som følger:
Første lov
Den reflekterede stråle, hændelsen og den normale (eller vinkelret) er placeret i det samme plan.
Anden lov
Værdien af indfaldsvinklen er nøjagtigt den samme som for reflektionsvinklen.
Huygens 'princip giver os mulighed for at demonstrere reflektionslove. Det konstateres, at når en bølge når mediets adskillelse, bliver hvert punkt et nyt emitterfokus, der udsender sekundære bølger. Den reflekterede bølgefront er konvolutten af de sekundære bølger. Vinklen på denne reflekterede sekundære bølgefront er nøjagtigt den samme som indfaldsvinklen.
brydning
Imidlertid er brydning det fænomen, der opstår, når en bølge skråt indtræffer på et mellemrum mellem to medier, som har forskellige brydningsindeks.
Når dette sker, trænger bølgen igennem og transmitteres i et halvt sekund sammen med en del af bevægelsens energi. Brydning forekommer som en konsekvens af den forskellige hastighed, som bølgerne formerer sig i de forskellige medier.
Et typisk eksempel på fænomenet med brydning kan observeres, når en genstand (for eksempel en blyant eller en kuglepen) delvis indsættes i et glas vand.
Huygens 'princip leverede en overbevisende forklaring på brydning. Punkterne på bølgefronten, der er placeret ved grænsen mellem de to medier, fungerer som nye kilder til lysudbredelse, og således ændrer udbredelsesretningen sig.
diffraktion
Diffraktion er et karakteristisk fysisk fænomen af bølger (det forekommer i alle typer bølger), der består af bølgedeflektion, når de støder på en forhindring i deres sti eller passerer gennem en spalte.
Det skal huskes, at diffraktion kun forekommer, når bølgen er forvrænget af en hindring, hvis dimensioner er sammenlignelige med dens bølgelængde.
Huygens 'teori forklarer, at når lys falder på en spalte, bliver alle punkter i sit plan sekundære kilder til bølger, som som tidligere forklaret udsender nye bølger, som i dette tilfælde kaldes diffrakterede bølger.
De ubesvarede spørgsmål fra Huygens teori
Huygens princip efterlod en række spørgsmål ubesvarede. Hans påstand om, at hvert punkt på en bølgefront igen var en kilde til en ny bølge, kunne ikke forklare, hvorfor lys forplantes både bagud og fremad.
Ligeledes var forklaringen på etherbegrebet ikke helt tilfredsstillende og var en af grundene til, at hans teori oprindeligt ikke blev accepteret.
Gendannelse af bølgemodellen
Først i det 19. århundrede blev bølgemodellen genoprettet. Det var hovedsageligt takket være bidragene fra Thomas Young, der formåede at forklare alle lysfænomener på baggrund af, at lys er en langsgående bølge.
Konkret gennemførte han i 1801 sit berømte eksperiment med dobbelt spalte. Med dette eksperiment verificerede Young et interferensmønster i lys fra en fjern lyskilde, når det sprang efter at have passeret gennem to spalter.
På samme måde forklarede Young også ved hjælp af bølgemodellen spredning af hvidt lys i de forskellige farver på regnbuen. Han viste, at hver af de farver, der udgør lys, i hvert medium har en karakteristisk frekvens og bølgelængde.
På denne måde demonstrerede han takket være dette eksperiment lysets bølgende natur.
Interessant nok viste dette eksperiment over tid nøglen til at demonstrere corpuskelbølgeledualiteten af lys, et grundlæggende træk ved kvantemekanikken.
Referencer
- Burke, John Robert (1999). Fysik: tingene. Mexico DF: International Thomson Editores.
- "Christiaan Huygens." Encyclopedia of World Biography. 2004. Encyclopedia.com. (14. december 2012).
- Tipler, Paul Allen (1994). Fysisk. 3. udgave. Barcelona: Jeg vendte om.
- David AB Miller Huygens 'bølgeforplantningsprincip korrigeret, Optik Letters 16, pp. 1370-2 (1991)
- Huygens - Fresnel-princip (nd). På Wikipedia. Hentet den 1. april 2018 fra en.wikipedia.org.
- Let (nd). På Wikipedia. Hentet den 1. april 2018 fra en.wikipedia.org.
Youngs eksperiment (nd). På Wikipedia. Hentet den 1. april 2018 fra es.wikipedia.org.