- Prinsipper for Huygens bølgeteori om lys
- Speilbilde
- Første lov
- Andre lov
- refraksjon
- diffraksjon
- De ubesvarte spørsmålene fra Huygens teori
- Gjenoppretting av bølgemodellen
- referanser
Den bølgeteori av lette Huygens definert lys som en bølge, som ligner på lyden eller mekaniske bølger frembringes i vannet. På den annen side hevdet Newton at lys var sammensatt av materialpartikler som han kalte lik.
Lys har alltid vakt menneskelig interesse og nysgjerrighet. På denne måten har et av fysikkens grunnleggende problemer siden oppstarten vært å avdekke lysets mysterier.
Christiaan huygens
Av disse grunner har det gjennom vitenskapens historie vært forskjellige teorier som prøvde å forklare dens sanne natur.
Imidlertid var det først på slutten av det syttende og det tidlige attende århundre, med teoriene om Isaac Newton og Christiaan Huygens, grunnlaget for en dypere forståelse av lys begynte å bli lagt.
Prinsipper for Huygens bølgeteori om lys
I 1678 formulerte Christiaan Huygens sin bølgeteori om lys, som han senere publiserte i 1690 i sin Behandle om lys.
Den nederlandske fysikeren foreslo at det ble sendt ut lys i alle retninger som et sett bølger som reiste gjennom et medium som han kalte eter. Siden bølger ikke er påvirket av tyngdekraften, antok han at bølgenes hastighet ville avta når de kom inn i et tettere medium.
Hans modell var spesielt nyttig i å forklare Snell-Descartes lov om refleksjon og brytning. Det forklarte også tilfredsstillende fenomenet diffraksjon.
Teorien hans var fundamentalt basert på to begreper:
a) Lyskilder sender ut sfærisk-formede bølger, lik bølgene som oppstår på vannoverflaten. På denne måten er lysstrålene definert av linjer hvis retning er vinkelrett på overflaten av bølgen.
b) Hvert bølgepunkt er i sin tur et nytt utsendingssenter for sekundære bølger, som sendes ut med samme frekvens og hastighet som kjennetegnet de primære bølgene. Uendeligheten til sekundære bølger oppfattes ikke, så bølgen som følger av disse sekundære bølgene er deres konvolutt.
Huygens 'bølgeteori ble imidlertid ikke akseptert av forskere i hans tid, med få unntak som Robert Hooke.
Newtons enorme prestisje og den store suksessen hans mekanikk oppnådde, sammen med problemene med å forstå eterbegrepet, gjorde at de fleste av samtidens forskere begge valgte å velge den corpuskulære teorien til den engelske fysikeren.
Speilbilde
Refleksjon er et optisk fenomen som oppstår når en bølge skrått anfaller på en skilleflate mellom to medier og gjennomgår en retningsendring, og blir ført tilbake til det første mediet sammen med en del av bevegelsesenergien.
Lovene om refleksjon er som følger:
Første lov
Den reflekterte strålen, hendelsen og den normale (eller vinkelrett) er plassert i samme plan.
Andre lov
Verdien av innfallsvinkelen er nøyaktig den samme som refleksjonsvinkelen.
Huygens prinsipp lar oss demonstrere refleksjonslovene. Det blir funnet at når en bølge når separasjonen av media, blir hvert punkt et nytt emitterfokus som avgir sekundære bølger. Den reflekterte bølgefronten er konvolutten til sekundærbølgene. Vinkelen på denne reflekterte sekundære bølgefronten er nøyaktig den samme som innfallsvinkelen.
refraksjon
Imidlertid er brytning det fenomenet som finner sted når en bølge skrått påvirker et gap mellom to medier, som har ulik brytningsindeks.
Når dette skjer, trenger bølgen gjennom og overføres i et halvt sekund sammen med en del av bevegelsens energi. Refraksjon oppstår som en konsekvens av den forskjellige hastigheten som bølgene forplanter seg i de forskjellige mediene.
Et typisk eksempel på fenomenet med brytning kan observeres når en gjenstand (for eksempel en blyant eller en kulepenn) delvis settes inn i et glass vann.
Huygens 'prinsipp ga en overbevisende forklaring på brytning. Punktene på bølgefronten som ligger ved grensen mellom de to mediene fungerer som nye kilder til lysutbredelse, og dermed endres forplantningsretningen.
diffraksjon
Diffraksjon er et karakteristisk fysisk fenomen av bølger (det forekommer i alle typer bølger) som består av bølgedefleksjon når de møter et hinder i banen eller passerer gjennom en spalte.
Det må huskes at diffraksjon bare skjer når bølgen er forvrengt av et hinder hvis dimensjoner er sammenlignbare med bølgelengden.
Huygens teori forklarer at når lys faller på en spalte, blir alle punktene i planet sekundære kilder til bølger, som avgir, som allerede forklart tidligere, nye bølger, som i dette tilfellet kalles diffrakterte bølger.
De ubesvarte spørsmålene fra Huygens teori
Huygens prinsipp etterlot en serie spørsmål ubesvart. Hans påstand om at hvert punkt på en bølgefront igjen var en kilde til en ny bølge, klarte ikke å forklare hvorfor lys forplanter seg både bakover og fremover.
På samme måte var forklaringen på eterbegrepet ikke helt tilfredsstillende og var en av grunnene til at teorien hans ikke ble akseptert i utgangspunktet.
Gjenoppretting av bølgemodellen
Det var først på 1800-tallet at bølgemodellen ble gjenopprettet. Det var hovedsakelig takket være bidragene fra Thomas Young som klarte å forklare alle lysfenomener med utgangspunkt i at lys er en langsgående bølge.
Konkret gjennomførte han i 1801 sitt berømte dobbeltspalteeksperiment. Med dette eksperimentet bekreftet Young et interferensmønster i lys fra en fjern lyskilde når det diffraherte etter å ha passert gjennom to spalter.
På samme måte forklarte Young også ved hjelp av bølgemodellen spredning av hvitt lys i de forskjellige fargene på regnbuen. Han viste at i hvert medium har hver av fargene som utgjør lys en karakteristisk frekvens og bølgelengde.
På denne måten, takket være dette eksperimentet, demonstrerte han lysets bølgelege natur.
Interessant nok viste dette eksperimentet over tid nøkkelen til å demonstrere corpuskelbølgdualiteten av lys, et grunnleggende kjennetegn ved kvantemekanikken.
referanser
- Burke, John Robert (1999). Fysikk: tingenes natur. Mexico DF: International Thomson Editores.
- "Christiaan Huygens." Encyclopedia of World Biography. 2004. Encyclopedia.com. (14. desember 2012).
- Tipler, Paul Allen (1994). Fysisk. 3. utgave. Barcelona: Jeg snudde meg.
- David AB Miller Huygens sitt bølgeforplantningsprinsipp korrigert, Optics Letters 16, pp. 1370-2 (1991)
- Huygens - Fresnel-prinsippet (nd). I Wikipedia. Hentet 1. april 2018, fra en.wikipedia.org.
- Lett (nd). I Wikipedia. Hentet 1. april 2018, fra en.wikipedia.org.
Youngs eksperiment (nd). På Wikipedia. Hentet 1. april 2018, fra es.wikipedia.org.