Golftheorie van Huygens Light

de golftheorie van het licht Huygens definieerde het licht als een golf, vergelijkbaar met geluids- of mechanische golven die in water voorkomen. Aan de andere kant bevestigde Newton dat het licht werd gevormd door materiële deeltjes, die hij lichaampjes noemde.

Licht heeft altijd de belangstelling en nieuwsgierigheid van de mens gewekt. Op deze manier is sinds de oprichting ervan een van de fundamentele problemen van de fysica geweest om de mysteries van het licht te onthullen.

Om deze redenen zijn er in de geschiedenis van de wetenschap verschillende theorieën geweest die beweren hun ware aard te verklaren.

Het duurde echter tot het einde van de 17e eeuw en het begin van de 18e eeuw, met de theorieën van Isaac Newton en Christiaan Huygens, dat de basis voor een diepere kennis van het licht begon te worden gelegd..

Principes van Huygens 'golftheorie van licht

In 1678 formuleerde Christiaan Huygens zijn golftheorie van het licht, die hij later, in 1690, publiceerde in zijn werk Treatise on light. 

De Nederlandse natuurkundige stelde voor dat licht in alle richtingen werd uitgezonden als een reeks golven die door een medium bewegen dat hij ether noemde. Omdat de golven niet worden beïnvloed door de zwaartekracht, nam het aan dat de snelheid van de golven afnam toen ze een dichter medium binnengingen.

Zijn model bleek bijzonder nuttig in het uitleggen van Snell-Descartes 'wet van reflectie en breking. Hij verklaarde ook op bevredigende wijze het fenomeen van diffractie.

Zijn theorie was fundamenteel gebaseerd op twee concepten:

a) De lichtbronnen zenden golven uit met een bolvorm, vergelijkbaar met de golven die op het wateroppervlak voorkomen. Op deze manier worden lichtstralen gedefinieerd door lijnen waarvan de richting loodrecht staat op het oppervlak van de golf.

b) Elk punt van een golf is op zijn beurt een nieuw emittercentrum van secundaire golven, die worden uitgezonden met dezelfde frequentie en snelheid die de primaire golven kenmerkte. De oneindigheid van de secundaire golven wordt niet waargenomen, zodat de golf die het gevolg is van deze secundaire golven de omhullende is.

De golftheorie van Huygens werd echter niet geaccepteerd door de wetenschappers van zijn tijd, behalve enkele uitzonderingen zoals Robert Hooke's.

Het enorme prestige van Newton en het grote succes dat zijn mechanica bereikte, samen met de problemen om het concept van de ether te begrijpen, zorgden ervoor dat de meeste hedendaagse wetenschappers opteerden voor de corpusculaire theorie van de Engelse natuurkundige..

reflection

De reflectie is een optisch fenomeen dat plaatsvindt wanneer een golf schuin op een scheidingsvlak tussen twee media slaat en een richtingsverandering ondergaat en wordt teruggevoerd naar het eerste medium samen met een deel van de energie van de beweging.

De wetten van reflectie zijn de volgende:

Eerste wet

De gereflecteerde straal, het invallende en de normale (of loodrechte) positie bevinden zich in hetzelfde vlak.

Tweede wet

De waarde van de invalshoek is exact dezelfde als die van de reflectiehoek.

Het principe van Huygens laat toe om de wetten van reflectie te demonstreren. Er wordt gecontroleerd dat wanneer een golf de scheiding van de media bereikt, elk punt een nieuwe emitterende bron wordt die secundaire golven uitzendt. Het gereflecteerde golffront is de omhullende van de secundaire golven. De hoek van dit gereflecteerde secundaire golffront is exact hetzelfde als de invalshoek.

straalbreking

Breking is echter het verschijnsel dat optreedt wanneer een golf schuin over een opening tussen twee media valt, die een andere brekingsindex hebben.

Wanneer dit gebeurt, penetreert de golf en wordt deze doorgegeven door het tweede medium samen met een deel van de energie van de beweging. Breking treedt op als een gevolg van de verschillende snelheden waarmee golven zich voortplanten in verschillende media.

Een typisch voorbeeld van het fenomeen van breking kan worden waargenomen wanneer een object gedeeltelijk wordt ingebracht (bijvoorbeeld een pen of een pen) in een glas water.

Het principe van Huygens gaf een overtuigende verklaring voor breking. De punten op het golffront op de grens tussen de twee media fungeren als nieuwe bronnen van lichtvoortplanting en dus de richting van voortplantingsveranderingen.

diffractie

Diffractie is een fysisch verschijnsel dat kenmerkend is voor golven (het komt voor in alle soorten golven) dat bestaat uit de afwijking van golven wanneer ze een obstakel op hun pad vinden of door een spleet gaan.

Houd er rekening mee dat diffractie alleen optreedt wanneer de golf wordt vervormd door een obstakel waarvan de afmetingen vergelijkbaar zijn met de golflengte..

De theorie van Huygens legt uit dat wanneer het licht op een spleet valt, alle punten in zijn vlak secundaire bronnen worden van golven die, zoals eerder al is uitgelegd, nieuwe golven uitzenden die in dit geval de naam van gebogen golven krijgen.

De onbeantwoorde vragen van de theorie van Huygens

Het Huygens-principe liet een reeks vragen onbeantwoord. Zijn bewering dat elk punt van een golffront op zijn beurt een bron van een nieuwe golf was, legde niet uit waarom licht zich zowel vooruit als achteruit voortplant.

Evenmin was de uitleg van het concept van ether niet helemaal bevredigend en was een van de redenen waarom zijn theorie aanvankelijk niet werd aanvaard.

Herstel van het golfmodel

Het was pas in de 19e eeuw toen het golfmodel werd hersteld. Het was vooral te danken aan de bijdragen van Thomas Young die in staat was om alle fenomenen van het licht te verklaren op basis van het feit dat licht een longitudinale golf is.

In het bijzonder, in 1801 maakte hij zijn beroemde dubbel-spleet experiment. Met dit experiment testte Young een patroon van interferentie in licht van een verre lichtbron wanneer het diffundeerde nadat het door twee spleten was gegaan.

Op dezelfde manier verklaarde Young via het golfmodel ook de verstrooiing van wit licht in de verschillende kleuren van de regenboog. Hij toonde aan dat in elk medium elk van de kleuren waaruit het licht bestaat een karakteristieke frequentie en golflengte heeft.

Op deze manier demonstreerde hij dankzij dit experiment de golfkarakteristiek van licht.

Interessant genoeg bleek dit experiment na verloop van tijd de sleutel tot het aantonen van de dualiteit lichtrode golf van licht, een fundamenteel kenmerk van de kwantummechanica.

referenties

1. Burke, John Robert (1999). Fysica: de aard van dingen. Mexico-Stad: Internationale Thomson Editors. 
2. "Christiaan Huygens." Encyclopedia of World Biography. 2004. Encyclopedia.com. (14 december 2012).
3. Tipler, Paul Allen (1994). Physics. 3e editie. Barcelona: Reverté.
4. Het golfvoortplantingsprincipe van David A. B. Miller Huygens werd gecorrigeerd, Optics Letters 16, pp. 1370-2 (1991)
5. Huygens-Fresnel-principe (n.d.). In Wikipedia. Opgeruimd op 1 april 2018, via en.wikipedia.org.
6. Licht (n.d.). In Wikipedia. Opgeruimd op 1 april 2018, via en.wikipedia.org.

7. Young's experiment (n.d.). In Wikipedia. Opgeruimd op 1 april 2018, van es.wikipedia.org.