HUYGENS-VALON AALTO-TEORIA - FYYSINEN - 2025

Aalto teorian valossa Huygens määritellään valon aalto, samanlainen kuin äänen tai mekaaniset aallot tuotetaan veteen. Toisaalta Newton väitti, että valo koostui materiaalihiukkasista, joita hän kutsui verisoluiksi.

Valo on aina herättänyt ihmisen kiinnostusta ja uteliaisuutta. Tällä tavoin yksi fysiikan perustavanlaatuisista ongelmista on alusta asti ollut valon mysteerien paljastaminen.

Christiaan huygens

Näistä syistä koko tieteen historian ajan on ollut erilaisia ​​teorioita, jotka yrittivät selittää sen todellisen luonteen.

Vasta Isaac Newtonin ja Christiaan Huygensin teorioiden kanssa seitsemännentoista luvun lopulla ja kahdeksannentoista vuosisadan alussa perustettiin perusteet valon syvemmälle ymmärtämiselle.

Huygens-valon aaltoteorian periaatteet

Vuonna 1678 Christiaan Huygens muotoili valoaaltoteorian, jonka hän myöhemmin julkaisi vuonna 1690 tutkielmassaan valosta.

Hollantilainen fyysikko ehdotti, että valoa säteilytettiin kaikkiin suuntiin joukkona aaltoja, jotka kulkivat väliaineen läpi, jota hän kutsui eetteriksi. Koska painovoima ei vaikuta aaltoihin, hän oletti aaltojen nopeuden vähenevän, kun ne saapuvat tiheämmälle väliaineelle.

Hänen malli oli erityisen hyödyllinen selittäessään Snell-Descartes-heijastus- ja taitelaki-lakia. Se selitti tyydyttävästi myös diffraktio-ilmiön.

Hänen teoriansa perusti pohjimmiltaan kaksi käsitettä:

a) Valonlähteet lähettävät pallomaisia ​​aaltoja, samanlaisia ​​kuin veden pinnalla olevat aallot. Tällä tavalla valonsäteet määritetään viivoilla, joiden suunta on kohtisuora aallon pintaan nähden.

b) Jokainen aallon piste on vuorostaan ​​uusi säteilevä keskusta toissijaisille aalloille, jotka lähetetään samalla taajuudella ja nopeudella kuin karakterisoivat ensisijaiset aallot. Toissijaisten aaltojen äärettömyyttä ei havaita, joten näistä toissijaisista aalloista johtuva aalto on niiden verhokäyrä.

Ajansa tiedemiehet eivät kuitenkaan hyväksyneet Huygensin aalto-teoriaa, muutama poikkeus lukuun ottamatta, kuten Robert Hooke.

Newtonin valtava arvovalta ja hänen mekaniikansa saavuttama suuri menestys yhdessä eetterin käsitteen ymmärtämiseen liittyvien ongelmien kanssa saivat useimmat nykyajan tutkijat valitsemaan molemmat englanninkielisen fyysikon kehon teorian.

heijastus

Heijastus on optinen ilmiö, joka tapahtuu, kun aalto tapahtuu vinosti kahden väliaineen välisellä erotuspinnalla ja tapahtuu suunnanmuutos, joka palautetaan ensimmäiseen väliaineeseen yhdessä osan liikkeen energiasta.

Heijastuslait ovat seuraavat:

Ensimmäinen laki

Heijastunut säde, tapahtuva ja normaali (tai kohtisuora) sijaitsevat samassa tasossa.

Toinen laki

Tulokulman arvo on täsmälleen sama kuin heijastuskulman arvo.

Huygensin periaate antaa meille mahdollisuuden osoittaa heijastuslakeja. On havaittu, että kun aalto saavuttaa väliaineen erotuksen, jokaisesta pisteestä tulee uusi säteilijän tarkennus, joka emittoi toissijaisia ​​aaltoja. Heijastunut aaltorintama on toissijaisten aaltojen verhokäyrä. Tämän heijastuneen toissijaisen aallon etukulma on täsmälleen sama kuin tulokulma.

Taittuminen

Taitto on kuitenkin ilmiö, joka tapahtuu, kun aalto osuu vinosti rakoon kahden median välillä, joilla on erilaiset taitekertoimet.

Kun tämä tapahtuu, aalto tunkeutuu ja siirtyy puolen sekunnin ajan yhdessä osan liikkeen energiasta. Taitto tapahtuu seurauksena erilaisesta nopeudesta, jolla aallot leviävät eri väliaineissa.

Tyypillinen esimerkki taittumisen ilmiöstä voidaan havaita, kun esine (esimerkiksi lyijykynä tai kuulakärkikynä) työnnetään osittain vesilasiin.

Huygensin periaate tarjosi vakuuttavan selityksen taiteelle. Aallonrintaman kohdat, jotka sijaitsevat kahden väliaineen välisellä rajalla, toimivat uusina valon etenemislähteinä ja siten leviämissuunta muuttuu.

diffraktio

Diffraktio on aalloille tyypillinen fyysinen ilmiö (sitä esiintyy kaikentyyppisissä aalloissa), joka koostuu aaltojen taipumisesta, kun ne kohtaavat esteen polullaan tai kulkevat raon läpi.

On pidettävä mielessä, että diffraktio tapahtuu vain silloin, kun aalto vääristää este, jonka mitat ovat verrattavissa sen aallonpituuteen.

Huygensin teoria selittää, että kun valo putoaa rakoon, kaikista sen pisteen pisteistä tulee sekundaarisia aallonlähteitä, jotka emittoivat, kuten aiemmin selitettiin, uusia aaltoja, joita tässä tapauksessa kutsutaan diffroksoituiksi aaltoiksi.

Huygens-teorian vastaamattomat kysymykset

Huygensin periaate jätti joukon kysymyksiä vastamatta. Hänen väitteensä, jonka mukaan jokainen aaltopinnan piste oli puolestaan ​​uuden aallon lähde, ei selittänyt miksi valo leviää sekä taaksepäin että eteenpäin.

Samoin eetterin käsitteen selitys ei ollut täysin tyydyttävä, ja se oli yksi syy siihen, miksi hänen teoriaansa ei alun perin hyväksytty.

Aallomallin palautus

Aallomalli todettiin vasta 1800-luvulla. Pääosin Thomas Youngin ansiosta onnistui selittämään kaikki valon ilmiöt sillä perusteella, että valo on pitkittäisaalto.

Erityisesti vuonna 1801 hän suoritti kuuluisan kaksoisrakojen kokeilun. Tällä kokeilulla Young todensi häiriökuvion kaukaisesta valonlähteestä tulevassa valossa, kun se diffragoitui kulkiessaan kahden raon läpi.

Samalla tavalla Young selitti myös aaltomallin avulla valkoisen valon sirontaa sateenkaaren eri väreissä. Hän osoitti, että jokaisessa väliaineessa jokaisella valoa muodostavalla värillä on ominaistajuus ja aallonpituus.

Tällä tavalla hän osoitti tämän kokeen ansiosta valon aalto-luonteen.

Mielenkiintoista on, että ajan mittaan tämä kokeilu osoittautui avaimeksi valon runkoaallon kaksinaisuuden osoittamiselle, joka on kvanttimekaniikan perusominaisuus.

Viitteet

1. Burke, John Robert (1999). Fysiikka: asioiden luonne. Mexico DF: Kansainvälinen Thomson Editores.
2. "Christiaan Huygens." Maailman elämäkerran tietosanakirja. 2004. Encyclopedia.com. (14. joulukuuta 2012).
3. Tipler, Paul Allen (1994). Fyysinen. 3. painos. Barcelona: Käänsin.
4. David AB Miller Huygensin aallon etenemisperiaate korjattu, Optics Letters 16, pp. 1370-2 (1991)
5. Huygens - Fresnel-periaate (toinen). Wikipediassa. Haettu 1. huhtikuuta 2018, en.wikipedia.org.
6. Kevyt (toinen). Wikipediassa. Haettu 1. huhtikuuta 2018, en.wikipedia.org.

Youngin kokeilu (toinen). Wikipediassa. Haettu 1. huhtikuuta 2018, es.wikipedia.org.