Teorie vln Huygens světla

 vlnová teorie světla Huygens definoval světlo jako vlnu, podobnou zvuku nebo mechanickým vlnám, které se vyskytují ve vodě. Na druhé straně Newton potvrdil, že světlo je tvořeno hmotnými částicemi, na které nazývá mrtvoly.

Světlo vždy vzbudilo zájem a zvědavost lidské bytosti. Tímto způsobem, od jeho založení jeden ze základních problémů fyziky bylo odhalit tajemství světla.

Z těchto důvodů se v dějinách vědy objevily různé teorie, které mají vysvětlit jejich pravou povahu.

Teprve koncem 17. století a počátkem 18. století, s teoriemi Isaaca Newtona a Christiaana Huygensa, se začaly klást základy pro hlubší poznání světla..

Principy Huygensovy vlnové teorie světla

V 1678, Christiaan Huygens formuloval jeho vlnovou teorii světla, který pozdnější, v 1690, on publikoval v jeho práci Pojednání na světle. 

Holandský fyzik navrhl, že světlo je emitováno ve všech směrech jako sada vln pohybujících se prostředkem, který nazývá ether. Protože vlny nejsou ovlivněny gravitací, předpokládalo se, že rychlost vln byla snížena, když vstoupily do hustšího média.

Jeho model se ukázal jako zvláště užitečný při vysvětlování Snell-Descartova zákona odrazu a lomu. Rovněž uspokojivě vysvětlil fenomén difrakce.

Jeho teorie byla založena zásadně na dvou pojmech:

a) Světelné zdroje emitují vlny s kulovým tvarem, podobné vlnám, které se vyskytují na povrchu vody. Tímto způsobem jsou světelné paprsky definovány čarami, jejichž směr je kolmý k povrchu vlny.

b) Každý bod vlny je zase novým středem emitorů sekundárních vln, které jsou emitovány se stejnou frekvencí a rychlostí, která charakterizovala primární vlny. Nekonečnost sekundárních vln není vnímána, takže vlna vyplývající z těchto sekundárních vln je její obálkou.

Nicméně, teorie vlny Huygens nebyla přijímaná vědci jeho času, kromě pro nemnoho výjimek takový jako Robert Hooke je..

Obrovská prestiž Newtonu a velký úspěch, který dosáhl jeho mechaniky spolu s problémy pochopit pojetí éteru, dělal to většina ze současných vědců k oběma se rozhodl pro korpuskulární teorii anglického fyzika..

Odraz

Odraz je optický jev, ke kterému dochází, když vlna narazí šikmo na povrch separace mezi dvěma médii a prochází změnou směru, přičemž se vrátí na první médium spolu s částí energie pohybu..

Zákony reflexe jsou následující:

První zákon

Odražený paprsek, incident a normální (nebo kolmá) jsou umístěny ve stejné rovině.

Druhý zákon

Hodnota úhlu dopadu je přesně stejná jako hodnota úhlu odrazu.

Princip Huygensu umožňuje demonstrovat zákony reflexe. Je ověřeno, že když vlna dosáhne separace médií, stává se každý bod novým zdrojem emitujícím sekundární vlny. Čelo odrazené vlny je obálkou sekundárních vln. Úhel této odrážené sekundární vlny je přesně stejný jako úhel dopadu.

Refrakce

Refrakce je však fenomén, ke kterému dochází, když vlna narazí šikmo přes mezeru mezi dvěma médii, která mají odlišný index lomu.

Když se to stane, vlna proniká a je přenášena druhým médiem spolu s částí energie pohybu. Refrakce nastává jako důsledek různé rychlosti, se kterou se vlny šíří v různých médiích.

Princip Huygens poskytl přesvědčivé vysvětlení o lomu. Body na vlnoplochě umístěné na hranici mezi oběma médii fungují jako nové zdroje šíření světla a tedy směr změn šíření světla.

Difrakce

Difrakce je fyzikální jev charakteristický pro vlny (vyskytuje se ve všech typech vln), který spočívá v odchylce vln, když v dráze najdou překážku nebo procházejí štěrbinou..

Je třeba mít na paměti, že difrakce nastává pouze tehdy, když je vlna zkreslena v důsledku překážky, jejíž rozměry jsou srovnatelné s její vlnovou délkou..

Teorie Huygensa vysvětluje, že když světlo dopadá na štěrbinu, všechny body jeho roviny se stávají druhotnými zdroji vln emitujících, jak již bylo dříve vysvětleno, nové vlny, které v tomto případě dostávají název difrakčních vln..

Nezodpovězené otázky Huygensovy teorie

Princip Huygensů zanechal řadu otázek nezodpovězených. Jeho tvrzení, že každý bod vlnoplochy je zase zdrojem nové vlny, nevysvětluje, proč se světlo šíří dozadu i dopředu.

Stejně tak vysvětlení pojmu éter nebylo zcela uspokojivé a bylo jedním z důvodů, proč jeho teorie původně nebyla přijata.

Obnova vlnového modelu

Teprve v 19. století, kdy byl model vlny obnoven. Bylo to především díky příspěvkům Thomase Younga, který dokázal vysvětlit všechny jevy světla na základě toho, že světlo je podélná vlna.

Zvláště, v 1801 on dělal jeho slavný dvojitý-rozdělil experiment. S tímto experimentem Young testoval vzor interference ve světle ze vzdáleného světelného zdroje, když se rozptýlil po průchodu dvěma štěrbinami.

Podobně Young také vysvětlil vlnovým modelem rozptyl bílého světla v různých barvách duhy. Ukázal, že v každém médiu má každá barva, která tvoří světlo, charakteristickou frekvenci a vlnovou délku.

Tímto způsobem prokázal díky tomuto experimentu vlnovou povahu světla.

Zajímavé je, že v průběhu času se tento experiment ukázal jako klíč k demonstraci duální korpuscle vlny světla, základní rys kvantové mechaniky.

Odkazy

1. Burke, John Robert (1999). Fyzika: povaha věcí. Mexico City: Mezinárodní vydavatelé Thomson. 
2. "Christiaan Huygens." Encyklopedie světové biografie. 2004. Encyclopedia.com. (14. prosince 2012).
3. Tipler, Paul Allen (1994). Fyzika 3. vydání. Barcelona: Reverté.
4. David A. B. Miller Huygensův princip šíření vln, Optics Letters 16, pp. 1370-2 (1991)
5. Huygens-Fresnelova zásada (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 1. dubna 2018, z en.wikipedia.org.
6. Světlo (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 1. dubna 2018, z en.wikipedia.org.

7. Youngův experiment (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 1. dubna 2018, z es.wikipedia.org.