Wave Theory of Huygens Light

Fala teorii Huygensa światła definiuje światło jako falę, podobną do dźwięku lub fal mechanicznych wytwarzanych w wodzie. Z drugiej strony Newton potwierdził, że światło zostało utworzone przez cząstki materiału, do których nazywał ciałka.

Światło zawsze wzbudzało zainteresowanie i ciekawość istoty ludzkiej. W ten sposób od samego początku jednym z podstawowych problemów fizyki było ujawnienie tajemnic światła.

b) Każdy punkt fali jest z kolei nowym centrum emitera fal wtórnych, które są emitowane z tą samą częstotliwością i prędkością, które charakteryzują fale pierwotne. Nieskończoność fal wtórnych nie jest postrzegana, więc fala wynikająca z tych fal wtórnych jest ich otoczką.

Jednak teoria fal Huygensa nie została zaakceptowana przez naukowców jego czasów, z wyjątkiem kilku wyjątków, takich jak Robert Hooke.

Ogromny prestiż Newtona i wielki sukces, który osiągnął swoją mechanikę wraz z problemami zrozumienia pojęcia eteru, spowodowały, że większość współczesnych naukowców obaj opowiedzieli się za korpuskularną teorią angielskiego fizyka.

Odbicie

Odbicie jest zjawiskiem optycznym, które ma miejsce, gdy fala uderza ukośnie na powierzchni separacji między dwoma mediami i ulega zmianie kierunku, wracając do pierwszego medium wraz z częścią energii ruchu.

Prawa refleksji są następujące:

Pierwsze prawo

Odbity promień, incydent i normalny (lub prostopadły) znajdują się w tej samej płaszczyźnie.

Drugie prawo

Wartość kąta padania jest dokładnie taka sama jak kąt odbicia.

Zasada Huygensa pozwala zademonstrować prawa odbicia. Sprawdza się, że gdy fala osiąga separację mediów, każdy punkt staje się nowym źródłem emitującym fale wtórne. Czoło fali odbitej jest otoczką fal wtórnych. Kąt odbitego czoła fali wtórnej jest dokładnie taki sam jak kąt padania.

Załamanie

Jednak refrakcja jest zjawiskiem, które występuje, gdy fala uderza ukośnie w szczelinę między dwoma mediami, które mają inny współczynnik załamania.

Gdy tak się dzieje, fala przenika i jest przekazywana przez drugi nośnik wraz z częścią energii ruchu. Refrakcja występuje w wyniku różnej prędkości, z jaką fale propagują się w różnych mediach.

Typowy przykład zjawiska załamania można zaobserwować, gdy przedmiot jest częściowo wprowadzany (na przykład długopis lub długopis) do szklanki wody.

Zasada Huygensa dostarczyła przekonującego wyjaśnienia na temat refrakcji. Punkty na czole fali znajdujące się na granicy między dwoma mediami działają jako nowe źródła propagacji światła, a tym samym kierunek zmian propagacji.

Dyfrakcja

Dyfrakcja jest zjawiskiem fizycznym charakterystycznym dla fal (występuje we wszystkich typach fal), który polega na odchyleniu fal, gdy znajdą przeszkodę na swojej drodze lub przechodzą przez szczelinę.

Należy pamiętać, że dyfrakcja występuje tylko wtedy, gdy fala jest zniekształcona z powodu przeszkody, której wymiary są porównywalne z jej długością fali.

Teoria Huygensa wyjaśnia, że ​​kiedy światło pada na szczelinę, wszystkie punkty jego płaszczyzny stają się wtórnymi źródłami fal emitujących, jak już wcześniej wyjaśniono, nowe fale, które w tym przypadku otrzymują nazwę ugiętych fal.

Pytania bez odpowiedzi z teorii Huygensa

Zasada Huygensa pozostawiła szereg pytań bez odpowiedzi. Jego twierdzenie, że każdy punkt czoła fali był z kolei źródłem nowej fali, nie wyjaśniało, dlaczego światło rozchodzi się zarówno do tyłu, jak i do przodu.

Podobnie wyjaśnienie pojęcia eteru nie było w pełni zadowalające i było jednym z powodów, dla których jego teoria początkowo nie została zaakceptowana.

Odzyskiwanie modelu falowego

Dopiero w XIX wieku odzyskano model falowy. To głównie dzięki wkładowi Thomasa Younga, któremu udało się wyjaśnić wszystkie zjawiska światła na podstawie tego, że światło jest falą podłużną.

W szczególności w 1801 roku przeprowadził słynny eksperyment z podwójną szczeliną. W tym eksperymencie Young przetestował wzór interferencji światła pochodzącego z odległego źródła światła, gdy ugiął się po przejściu przez dwie szczeliny.

Podobnie Young wyjaśnił również za pomocą modelu falowego rozproszenie białego światła w różnych kolorach tęczy. Pokazał, że w każdym medium każdy z kolorów tworzących światło ma charakterystyczną częstotliwość i długość fali.

W ten sposób dzięki temu eksperymentowi zademonstrował falową naturę światła.

Co ciekawe, z czasem ten eksperyment okazał się kluczem do wykazania podwójnej fali ciałkowej światła, podstawowej cechy mechaniki kwantowej.