Дял:
Вълнова теория на светлината Хюйгенс
на вълнова теория на светлината Хюйгенс определя светлината като вълна, подобна на звукови или механични вълни, които се появяват във водата. От друга страна, Нютон потвърждава, че светлината е образувана от материални частици, на които той нарича корпускули.
Светлината винаги е предизвиквала интереса и любопитството на човека. По този начин, от самото начало, един от основните проблеми на физиката е да разкрие тайните на светлината.
Поради тези причини през цялата история на науката има различни теории, които претендират да обяснят истинската им природа.
Но едва в края на 17-ти и началото на 18-ти век, с теориите на Исак Нютон и Кристиан Хюйгенс, основите за по-задълбочено познаване на светлината започват да се правят..
Принципи на вълновата теория на светлината на Хюйгенс
През 1678 г. Кристиан Хюйгенс формулира своята вълнова теория на светлината, която по-късно, през 1690 г., публикува в своята книга "Трактат на светлината"..
Холандският физик предложи светлината да се излъчва във всички посоки като набор от вълни, движещи се през среда, която той нарича етер. Тъй като вълните не са засегнати от гравитацията, то предполага, че скоростта на вълните е намалена, когато те влязат в по-плътна среда.
Моделът му се оказа особено полезен при обяснението на закона на Снел-Декарт за отражение и пречупване. Той също така задоволително обясни феномена на дифракция.
Неговата теория се основава основно на две понятия:
а) Източниците на светлина излъчват вълни със сферична форма, подобни на вълните, които се появяват на повърхността на водата. По този начин светлинните лъчи се определят от линии, чиято посока е перпендикулярна на повърхността на вълната.
б) Всяка точка от вълната е нов център на излъчвателя на вторични вълни, които се излъчват със същата честота и скорост, които характеризират първичните вълни. Безкрайността на вторичните вълни не се възприема, така че вълната, която се получава от тези вторични вълни, е нейната обвивка.
Вълновата теория на Хюйгенс обаче не беше приета от учените от неговото време, с изключение на няколко изключения като Робърт Хук.
Огромният престиж на Нютон и големият успех, който достигна до неговата механика, заедно с проблемите за разбиране на концепцията за етера, направиха, че повечето съвременни учени и двете избраха корпускулярната теория на английския физик..
размисъл
Отражението е оптично явление, което се случва, когато вълната удари косо на повърхността на разделянето между две среди и претърпява промяна на посоката, като се връща към първата среда заедно с част от енергията на движението.
Законите на отражението са следните:
Първи закон
Отразеният лъч, инцидентът и нормалното (или перпендикулярно) са разположени в една и съща равнина.
Втори закон
Стойността на ъгъла на падане е точно същата като тази на ъгъла на отражение.
Принципът на Хюйгенс позволява да се демонстрират законите на отражението. Установено е, че когато една вълна достигне разделянето на средата, всяка точка става нов излъчващ източник, излъчващ вторични вълни. Фронтът на отразената вълна е обвивката на вторичните вълни. Ъгълът на отразения вторичен фронт на вълната е точно същият като ъгъла на падане.
пречупване
Въпреки това, пречупването е явлението, което се случва, когато вълната удари косо над празнина между две среди, които имат различен индекс на пречупване.
Когато това се случи, вълната прониква и се предава от втората среда заедно с част от енергията на движението. Пречупването възниква като следствие от различната скорост, с която вълните се разпространяват в различни среди.
Типичен пример за феномена на пречупване може да се наблюдава, когато предметът е частично поставен (например писалка или химикалка) в чаша вода..
Принципът на Хюйгенс дава убедително обяснение за пречупването. Точките на фронта на вълната, разположени на границата между двете медии, действат като нови източници на разпространение на светлината и по този начин се променя посоката на разпространение..
дифракция
Дифракцията е физически феномен, характерен за вълните (възниква във всички видове вълни), който се състои от отклонението на вълните, когато открият препятствие по пътя си или преминават през процеп.
Трябва да се има предвид, че дифракцията се проявява само когато вълната е изкривена поради препятствие, чиито размери са сравними с дължината на вълната..
Теорията на Хюйгенс обяснява, че когато светлината падне върху цепнатина, всички точки на нейната равнина стават вторични източници на вълни, които вече са изяснени, като нови вълни, които в този случай получават името на дифрагираните вълни.
Неотговорените въпроси на теорията на Хюйгенс
Принципът на Хюйгенс остави безпроблемно серия от въпроси. Твърдението му, че всяка точка от фронта на вълната на свой ред е източник на нова вълна, не обяснява защо светлината се разпространява както назад, така и напред.
Също така обяснението на понятието етер не беше напълно задоволително и беше една от причините, поради които неговата теория първоначално не беше приета..
Възстановяване на вълновия модел
Едва през 19-ти век, когато моделът на вълната е възстановен. Това е главно благодарение на приноса на Томас Янг, който е в състояние да обясни всички явления на светлината на базата на това, че светлината е надлъжна вълна..
По-специално, през 1801 г. той прави своя знаменит експеримент с двойна цепка. С този експеримент Янг изпробва модел на интерференция в светлина от далечен светлинен източник, когато той дифрагира след преминаване през два процепа.
По същия начин и Янг обяснява чрез вълновия модел разсейването на бялата светлина в различните цветове на дъгата. Той показа, че във всяка среда всеки от цветовете, които съставят светлината, има характерна честота и дължина на вълната.
По този начин, благодарение на този експеримент той демонстрира вълновата природа на светлината.
Интересното е, че с течение на времето този експеримент се оказа ключ за демонстриране на двойствената корпускулна вълна от светлина, основна характеристика на квантовата механика..
препратки
- Бърк, Джон Робърт (1999). Физика: естеството на нещата. Мексико Сити: Международни редактори на Thomson.
- "Кристиан Хюйгенс." Енциклопедия на световната биография. 2004. Encyclopedia.com. (14 декември 2012 г.).
- Tipler, Пол Алън (1994). Физика. Трето издание. Барселона: Reverté.
- Принцип на разпространение на вълните на Дейвид А. Б. Милър Хюйгенс е коригиран, Optics Letters 16, pp. 1370-2 (1991)
- Принцип на Huygens-Fresnel (n.d.). В Уикипедия. Възстановен на 1 април 2018 г. от en.wikipedia.org.
- Светлина (n.d.). В Уикипедия. Възстановен на 1 април 2018 г. от en.wikipedia.org.
Експеримента на Йънг (n.d.). В Уикипедия. Възстановен на 1 април 2018 г. от es.wikipedia.org.