HUYGENSO ŠVIESOS BANGŲ TEORIJA - FIZINIS - 2025

Bangų teorija šviesos Huygens apibrėžta šviesos kaip banga, panašus į garso arba mechaninės bangos, pagamintų vandens. Kita vertus, Newtonas teigė, kad šviesą sudarė medžiagų dalelės, kurias jis vadino lavonais.

Šviesa visada kėlė žmogaus susidomėjimą ir smalsumą. Tokiu būdu nuo pat įkūrimo viena iš pagrindinių fizikos problemų buvo atskleisti šviesos slėpinius.

Kristianas huygenas

Dėl šių priežasčių per visą mokslo istoriją egzistavo skirtingos teorijos, kurios bandė paaiškinti tikrąją jo prigimtį.

Tačiau tik septynioliktojo amžiaus pabaigoje ir XVIII amžiaus pradžioje, remiantis Izaoko Niutono ir Christiaano Huygenso teorijomis, buvo pradėti kloti pamatai gilesniam šviesos supratimui.

Huygenso šviesos bangos teorijos principai

1678 m. Christiaan Huygens suformulavo savo šviesos bangų teoriją, kurią vėliau paskelbė 1690 m. Traktate apie šviesą.

Olandų fizikas pasiūlė, kad šviesa būtų skleidžiama visomis kryptimis kaip bangų rinkinys, einantis per terpę, kurią jis vadino eteriu. Kadangi bangos nėra veikiamos gravitacijos, jis manė, kad bangų greitis sumažės, kai jos pateks į tankesnę terpę.

Jo modelis buvo ypač naudingas paaiškinant Snell-Descartes atspindžio ir refrakcijos dėsnius. Tai taip pat patenkinamai paaiškino difrakcijos reiškinį.

Jo teorija iš esmės buvo grindžiama dviem sampratomis:

a) Šviesos šaltiniai skleidžia rutulio formos bangas, panašias į bangas, kylančias vandens paviršiuje. Tokiu būdu šviesos spinduliai apibūdinami linijomis, kurių kryptis yra statmena bangos paviršiui.

b) Kiekvienas bangos taškas savo ruožtu yra naujas antrinių bangų, skleidžiančių tuo pačiu dažniu ir greičiu, kuris apibūdino pirmines bangas, naujas centras. Antrinių bangų begalybė nėra suvokiama, todėl banga, atsirandanti dėl šių antrinių bangų, yra jų apvalkalas.

Tačiau Huygenso bangos teorijos savo laikmečio mokslininkai nepriėmė, išskyrus keletą išimčių, pavyzdžiui, Roberto Hooke'o.

Didžiulis Niutono prestižas ir didžiulė sėkmė, kurią pasiekė jo mechanika, kartu su eterio sampratos supratimo problemomis privertė daugumą šiuolaikinių mokslininkų pasirinkti anglišką fiziko korpuskuliarinę teoriją.

Atspindys

Atspindys yra optinis reiškinys, vykstantis, kai banga įstrižai patenka į atskyrimo paviršių tarp dviejų terpių ir keičiasi kryptis, grąžinama į pirmąją terpę kartu su dalimi judėjimo energijos.

Apmąstymų dėsniai yra šie:

Pirmasis įstatymas

Atspindėtasis spindulys, krintantis ir normalusis (arba statmenasis) spinduliai yra toje pačioje plokštumoje.

Antrasis įstatymas

Kritimo kampo vertė yra visiškai tokia pati kaip atspindžio kampo.

Huygenso principas leidžia mums pademonstruoti refleksijos dėsnius. Nustatyta, kad bangai pasiekus terpės atskyrimą, kiekvienas taškas tampa nauju emiterio židiniu, skleidžiančiu antrines bangas. Atspindėtas bangos kraštas yra antrinių bangų apvalkalas. Šios atspindėtos antrinės bangos fronto kampas yra visiškai toks pat kaip ir kritimo kampas.

Refrakcija

Tačiau lūžis yra reiškinys, vykstantis, kai banga įstrižai palieka tarpą tarp dviejų terpių, turinčių skirtingus lūžio rodiklius.

Kai tai atsitiks, banga prasiskverbia ir pusę sekundės perduodama kartu su dalimi judesio energijos. Refrakcija atsiranda dėl skirtingo greičio, kuriuo bangos sklinda skirtingose ​​terpėse.

Tipišką refrakcijos reiškinio pavyzdį galima pastebėti, kai daiktas (pvz., Pieštukas ar tušinukas) iš dalies įdedamas į vandens stiklinę.

Huygenso principas pateikė įtikinamą refrakcijos paaiškinimą. Taškai bangos fronte, esantys ties riba tarp dviejų terpių, veikia kaip nauji šviesos sklidimo šaltiniai, taigi keičiasi sklidimo kryptis.

Difrakcija

Difrakcija yra būdingas fizinis bangų reiškinys (jis būna visų tipų bangose), susidedantis iš bangų deformacijos, kai jos kelyje susiduria su kliūtimi arba praeina pro plyšį.

Reikėtų nepamiršti, kad difrakcija atsiranda tik tada, kai bangą iškraipo kliūtis, kurios matmenys yra panašūs į jos bangos ilgį.

Huygenso teorija paaiškina, kad kai šviesa nukrenta ant plyšio, visi jos plokštumos taškai tampa antriniais bangų šaltiniais, skleidžiančiais, kaip anksčiau paaiškinta, naujas bangas, kurios šiuo atveju vadinamos difrakcinėmis bangomis.

Neatsakyti Huygenso teorijos klausimai

Huygenso principas paliko daugybę klausimų neatsakytų. Jo teiginys, kad kiekvienas bangos fronto taškas savo ruožtu buvo naujos bangos šaltinis, nepaaiškino, kodėl šviesa sklinda tiek atgal, tiek į priekį.

Taip pat eterio sąvokos paaiškinimas nebuvo visiškai patenkinamas ir buvo viena iš priežasčių, kodėl jo teorija iš pradžių nebuvo priimta.

Bangos modelio atkūrimas

Bangos modelis buvo atkurtas tik XIX a. Tai daugiausia padėjo Thomas Youngas, kuris sugebėjo paaiškinti visus šviesos reiškinius remdamasis tuo, kad šviesa yra išilginė banga.

Tiksliau, 1801 m. Jis atliko savo garsųjį dvigubo plyšio eksperimentą. Šiuo eksperimentu Youngas patikrino trukdžių schemą šviesoje iš tolimojo šviesos šaltinio, kai ji difrakcionavo pravažiavusi du plyšius.

Tuo pačiu būdu Youngas taip pat paaiškino bangos modeliu, kad išsisklaido balta šviesa skirtingomis vaivorykštės spalvomis. Jis parodė, kad kiekvienoje terpėje kiekviena spalvą sudaranti šviesa turi būdingą dažnį ir bangos ilgį.

Tokiu būdu šio eksperimento dėka jis pademonstravo šviesos bangos pobūdį.

Įdomu tai, kad laikui bėgant šis eksperimentas pasirodė esąs įrodantis korpuskuliarinių bangų šviesos dvilypumą, kuris yra pagrindinė kvantinės mechanikos savybė.

Nuorodos

1. Burke, John Robert (1999). Fizika: daiktų prigimtis. Meksikos DF: Tarptautinis Thomsono redaktorius.
2. "Christiaan Huygens". Pasaulio biografijos enciklopedija. 2004. Enciklopedija.com. (2012 m. Gruodžio 14 d.).
3. Tipleris, Paulas Allenas (1994). Fizinis. 3 leidimas. Barselona: Aš grįžau.
4. Pataisytas Davido Millerio Huygenso bangos sklidimo principas, „Optika Letters 16“, p. 1370–2 (1991)
5. Huygenai - Fresnelio principas (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 1 d. Iš en.wikipedia.org.
6. Šviesa (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 1 d. Iš en.wikipedia.org.

Youngo eksperimentas (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 1 d. Iš es.wikipedia.org.