Udio:
Valna teorija Huygensove svjetlosti
valna teorija svjetla Huygens je svjetlost definirao kao val, sličan zvuku ili mehaničkim valovima koji se javljaju u vodi. S druge strane, Newton je potvrdio da je svjetlost formirana od materijalnih čestica na koje je nazivao krvne stanice.
Svjetlo je uvijek pobudilo zanimanje i znatiželju ljudskog bića. Na taj način, od svog početka, jedan od temeljnih problema fizike je otkrivanje tajni svjetla.
Iz tih razloga, tijekom povijesti znanosti postojale su različite teorije koje objašnjavaju njihovu pravu prirodu.
Međutim, tek krajem 17. i početkom 18. stoljeća, s teorijama Isaaca Newtona i Christiaana Huygensa, počele su se polagati osnove za dublje poznavanje svjetla..
Principi Huygensove valne teorije svjetla
Godine 1678. Christiaan Huygens formulirao je svoju valnu teoriju svjetla, koju je kasnije, 1690. godine, objavio u svom radu Treatise on light..
Nizozemski fizičar je predložio da se svjetlo emitira u svim smjerovima kao skup valova koji se kreću kroz medij koji on zove eter. Kako valovi nisu pod utjecajem gravitacije, pretpostavili su da je brzina valova smanjena kada su ušli u gušći medij.
Njegov model pokazao se osobito korisnim u objašnjavanju Snell-Descartesovog zakona refleksije i refrakcije. Također je na zadovoljavajući način objasnio fenomen difrakcije.
Njegova teorija temeljila se na dva koncepta:
a) Izvori svjetlosti emitiraju valove sfernog oblika, slične valovima koji se pojavljuju na površini vode. Na taj način svjetlosne zrake definiraju linije čiji je smjer okomit na površinu vala.
b) Svaka točka vala je zauzvrat novo središte emitera sekundarnih valova, koji se emitiraju s istom frekvencijom i brzinom koja je karakterizirala primarne valove. Beskonačnost sekundarnih valova se ne percipira, tako da je val koji proizlazi iz tih sekundarnih valova njegova omotnica.
Međutim, znanstvenici svoga vremena nisu prihvatili valnu teoriju Huygensa, osim nekoliko iznimaka kao što je Robert Hooke.
Ogroman ugled Newtona i veliki uspjeh koji je dosegao do njegove mehanike zajedno s problemima za razumijevanje koncepta etera, učinio je da se većina suvremenih znanstvenika odlučila za korpuskularnu teoriju engleskog fizičara..
odraz
Refleksija je optički fenomen koji se događa kada val udara koso na površinu razdvajanja između dva medija i prolazi kroz promjenu smjera, vraćajući se u prvi medij zajedno s dijelom energije kretanja..
Zakoni refleksije su sljedeći:
Prvi zakon
Reflektirani zrak, incident i normalno (ili okomito) nalaze se u istoj ravnini.
Drugi zakon
Vrijednost upadnog kuta je jednaka vrijednosti kuta refleksije.
Princip Huygensa omogućuje demonstriranje zakona refleksije. Potvrđeno je da kada val dosegne razdvajanje medija, svaka točka postaje novi izvor emitiranja koji emitira sekundarne valove. Prednji val reflektiranog vala je omotač sekundarnih valova. Kut ove reflektirane fronte sekundarnog vala je potpuno jednak kutu udara.
refrakcija
Međutim, lom je fenomen koji se javlja kada val udara koso preko razmaka između dva medija, koji imaju različiti indeks loma.
Kada se to dogodi, val prodire i prenosi se drugi od medija zajedno s dijelom energije pokreta. Refrakcija se javlja kao posljedica različite brzine kojom se valovi šire u različitim medijima.
Tipičan primjer fenomena refrakcije može se promatrati kada je predmet djelomično umetnut (na primjer, olovka ili olovka) u čašu vode.
Princip Huygensa dao je uvjerljivo objašnjenje o refrakciji. Točke na fronti vala koje se nalaze na granici između dvaju medija djeluju kao novi izvori širenja svjetlosti i time se mijenja smjer širenja..
difrakcija
Difrakcija je fizikalni fenomen karakterističan za valove (pojavljuje se u svim tipovima valova) koji se sastoji od devijacije valova kada nailaze na prepreku na svom putu ili prolaze kroz prorez.
Važno je imati na umu da se difrakcija događa samo kada je val iskrivljen zbog prepreke čije su dimenzije usporedive s valnom duljinom..
Teorija Huygensa objašnjava da kada svjetlost padne na prorez, sve točke njegove ravnine postaju sekundarni izvori valova koji emitiraju, kao što je već ranije objašnjeno, novi valovi koji u ovom slučaju dobivaju naziv difraktiranih valova..
Neodgovorena pitanja Huygensove teorije
Načelo Huygensa ostavilo je niz pitanja bez odgovora. Njegova tvrdnja da je svaka točka valne fronte zauzvrat izvor novog vala, nije objasnila zašto se svjetlo širi i unatrag i naprijed.
Jednako tako objašnjenje pojma etera nije bilo u potpunosti zadovoljavajuće i bio je jedan od razloga zašto njegova teorija nije bila prihvaćena..
Oporavak modela vala
Tek u 19. stoljeću, kada je model vala oporavljen. To je uglavnom zahvaljujući doprinosima Thomasa Younga koji je bio u stanju objasniti sve fenomene svjetla na temelju toga što je svjetlost uzdužni val.
Konkretno, u 1801 on je napravio njegov poznati dvostruki prorez eksperiment. S ovim eksperimentom Young je testirao uzorak interferencije u svjetlu iz udaljenog izvora svjetlosti kada se difrakcirao nakon prolaska kroz dva proreza.
Slično tome, Young je također objasnio kroz valni model rasipanje bijelog svjetla u različite boje duge. Pokazao je da u svakom mediju svaka boja koja čini svjetlo ima karakterističnu frekvenciju i valnu duljinu.
Na taj je način zahvaljujući ovom eksperimentu pokazao valnu prirodu svjetla.
Zanimljivo je da je s vremenom ovaj eksperiment pokazao ključ za demonstraciju dvojnog korpusknog vala svjetla, temeljne značajke kvantne mehanike..
reference
- Burke, John Robert (1999). Fizika: priroda stvari. Mexico City: međunarodni urednici Thomsona.
- "Christiaan Huygens." Enciklopedija svjetske biografije. 2004. Encyclopedia.com. (14. prosinca 2012.).
- Tipler, Paul Allen (1994.). Fizika. 3. izdanje. Barcelona: Revert.
- David A. B. Miller Huygensov princip širenja valova ispravljen, Optička slova 16, str. 1370-2 (1991)
- Huygens-Fresnelovo načelo (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 1. travnja 2018. s en.wikipedia.org.
- Svjetlo (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 1. travnja 2018. s en.wikipedia.org.
Youngov eksperiment (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 1. travnja 2018. s es.wikipedia.org.