Вълнова теория на светлината Хюйгенс

Вълновата теория на Хюйгенс за светлината определя светлината като вълна, подобна на звука или механичните вълни, произведени във водата. От друга страна, Нютон потвърждава, че светлината е образувана от материални частици, на които той е посочил корпускулите.

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.

б) Всяка точка на 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 тяхната обвивка.

Вълновата теория на Хюйгенс обаче не беше приета от учените от неговото време, с изключение на няколко изключения като на Робърт Хук.

Огромният престиж на Нютон и големият успех, достигнал до неговата механика, заедно с проблемите за разбиране на понятието етер, причиниха повечето съвременни учени да изберат 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

Обаче, 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 различните среди.

Типичен пример за феномена на пречупване може да се наблюдава, когато предметът е частично въведен (например писалка или химикалка) в чаша вода.

Принципът на Хюйгенс дава убедително обяснение за пречупването. Точките на вълновия фронт, 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 намерят 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 неговата равнина стават вторични източници на вълни, излъчващи, както вече обяснихме, нови вълни, които в този случай получават името на дифрагираните вълни.

Неотговорените въпроси на теорията на Хюйгенс

Принципът на Хюйгенс остави без отговор редица 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.

По същия начин обяснението на етерното понятие 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 се дължеше главно на приноса на Томас Янг, който успя да обясни всички явления на светлината на базата на това, че светлината е надлъжна вълна.

По-специално, през 1801 г. той прави известния си експеримент с двойна цепка. С този експеримент, Young изследва модела на интерференция в светлината 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 към демонстрация на двойствената корпускулна вълна от светлина, основна характеристика на квантовата механика.