- Huigena gaismas viļņu teorijas principi
- Pārdomas
- Pirmais likums
- Otrais likums
- Refrakcija
- Difrakcija
- Neatbildētie Huigena teorijas jautājumi
- Viļņu modeļa atjaunošana
- Atsauces
Gaismas viļņu teorija Huygens definēja gaismu kā viļņu, kas ir līdzīgs skaņas vai mehāniskiem viļņiem, kas rodas ūdenī. No otras puses, Ņūtons apgalvoja, ka gaismu veido materiāla daļiņas, kuras viņš sauca par asinsķermenīšiem.
Gaisma vienmēr ir izraisījusi cilvēku interesi un zinātkāri. Tādā veidā viena no fizikas pamatproblēmām kopš tās pirmsākumiem ir bijusi gaismas noslēpumu atklāšana.
Kristians huygens
Šo iemeslu dēļ visā zinātnes vēsturē ir bijušas dažādas teorijas, kas mēģināja izskaidrot tās patieso būtību.
Tomēr tikai septiņpadsmitā gadsimta beigās un astoņpadsmitā gadsimta sākumā ar Īzaka Ņūtona un Kristiana Hjūgena teorijām sāka likt pamatus dziļākai gaismas izpratnei.
Huigena gaismas viļņu teorijas principi
1678. gadā Kristians Hjūgens formulēja savu gaismas viļņu teoriju, kuru viņš vēlāk publicēja 1690. gadā savā traktātā par gaismu.
Holandiešu fiziķis ierosināja, ka gaisma tiek izstarota visos virzienos kā viļņu kopums, kas pārvietojās caur barotni, kuru viņš sauca par ēteri. Tā kā viļņus gravitācija neietekmē, viņš uzskatīja, ka viļņu ātrums samazināsies, kad tie nonāk blīvākā vidē.
Viņa modelis bija īpaši noderīgs, izskaidrojot Snella-Dekarta likumu par refleksiju un refrakciju. Tas arī apmierinoši izskaidroja difrakcijas fenomenu.
Viņa teorijas pamatā bija divi jēdzieni:
a) Gaismas avoti izstaro sfēriskas formas viļņus, līdzīgi viļņiem, kas rodas uz ūdens virsmas. Tādā veidā gaismas starus nosaka līnijas, kuru virziens ir perpendikulārs viļņa virsmai.
b) Katrs viļņa punkts savukārt ir jauns sekundāro viļņu izstarošanas centrs, kuru izstaro ar tādu pašu frekvenci un ātrumu, kāds raksturīgs primārajiem viļņiem. Sekundāro viļņu bezgalība netiek uztverta, tāpēc viļnis, kas rodas no šiem sekundārajiem viļņiem, ir viņu apvalks.
Tomēr Huigena viļņu teoriju sava laika zinātnieki nepieņēma, ar dažiem izņēmumiem, piemēram, Roberta Hūka.
Milzīgais Ņūtona prestižs un lielie panākumi, ko panāca viņa mehānika, kā arī problēmas ar ētera jēdziena izpratni lika lielākajai daļai mūsdienu zinātnieku abiem izvēlēties angļu fiziķa korpuskulāro teoriju.
Pārdomas
Atstarošana ir optiska parādība, kas notiek, ja vilnis ir slīpi novirzījies uz atdalīšanas virsmas starp diviem barotnēm un notiek virziena maiņa, un tas tiek atgriezts pirmajā vidē kopā ar daļu no kustības enerģijas.
Pārdomu likumi ir šādi:
Pirmais likums
Atstarotais stars, krītošais un normālais (vai perpendikulārs) atrodas vienā plaknē.
Otrais likums
Kritiena leņķa vērtība ir tieši tāda pati kā atstarošanas leņķa vērtībai.
Hjūgena princips ļauj mums parādīt pārdomu likumus. Konstatēts, ka tad, kad vilnis sasniedz nesēju atdalīšanu, katrs punkts kļūst par jaunu emitētāja fokusu, kas izstaro sekundāros viļņus. Atstarotā viļņu fronte ir sekundāro viļņu apvalks. Šīs atstarotās sekundārā viļņa frontes leņķis ir tieši tāds pats kā krītošais leņķis.
Refrakcija
Tomēr refrakcija ir parādība, kas notiek, kad vilnis slīpi ietekmē atstarpi starp diviem nesējiem, kuriem ir atšķirīgi refrakcijas indeksi.
Kad tas notiek, vilnis iekļūst un tiek pārraidīts uz pus sekundi kopā ar daļu no kustības enerģijas. Refrakcija rodas atšķirīgā ātruma rezultātā, ar kādu viļņi izplatās dažādās vidēs.
Tipisku refrakcijas parādību var novērot, ja priekšmetu (piemēram, zīmuli vai lodīšu pildspalvu) daļēji ievieto ūdens glāzē.
Hjūgena princips sniedza pārliecinošu refrakcijas skaidrojumu. Punkti uz viļņa frontes, kas atrodas uz robežas starp abiem medijiem, darbojas kā jauni gaismas izplatīšanās avoti, un tādējādi mainās izplatīšanās virziens.
Difrakcija
Difrakcija ir raksturīga viļņu fiziska parādība (tā notiek visu veidu viļņos), kas sastāv no viļņu novirzes, kad viņi savā ceļā sastopas ar šķērsli vai šķērso spraugu.
Jāņem vērā, ka difrakcija notiek tikai tad, ja vilni izkropļo šķēršlis, kura izmēri ir salīdzināmi ar tā viļņa garumu.
Hjūgena teorija skaidro, ka, gaismai krītot uz spraugas, visi tās plaknē esošie punkti kļūst par sekundāriem viļņu avotiem, izstarojot, kā iepriekš paskaidrots, jaunus viļņus, kurus šajā gadījumā sauc par difrakcijas viļņiem.
Neatbildētie Huigena teorijas jautājumi
Hjūgena princips atstāja atbildi uz virkni jautājumu. Viņa apgalvojumam, ka katrs viļņa frontes punkts, savukārt, bija jauna viļņa avots, neizdevās izskaidrot, kāpēc gaisma izplatās gan atpakaļ, gan uz priekšu.
Tāpat ētera jēdziena skaidrojums nebija pilnībā apmierinošs, un tas bija viens no iemesliem, kāpēc viņa teorija sākotnēji netika pieņemta.
Viļņu modeļa atjaunošana
Tikai 19. gadsimtā tika atgūts viļņu modelis. Galvenokārt pateicoties Tomasa Younga ieguldījumiem, kuriem izdevās izskaidrot visas gaismas parādības, pamatojoties uz to, ka gaisma ir garenvirziens.
Konkrēti, 1801. gadā viņš veica savu slaveno dubultās spraugas eksperimentu. Ar šo eksperimentu Youngs pārbaudīja traucējumu modeli, ņemot vērā attālinātu gaismas avotu, kad tas izkliedējās pēc tam, kad izgāja cauri diviem spraugām.
Tādā pašā veidā Youngs arī ar viļņu modeļa palīdzību izskaidroja baltas gaismas izkliedi dažādās varavīksnes krāsās. Viņš parādīja, ka katrā vidē katrai no krāsām, kas veido gaismu, ir raksturīga frekvence un viļņa garums.
Tādā veidā, pateicoties šim eksperimentam, viņš parādīja gaismas viļņa raksturu.
Interesanti, ka laika gaitā šis eksperiments izrādījās atslēga, lai parādītu asinsķermenīšu viļņu gaismas divdabību, kas ir kvantu mehānikas pamatīpašība.
Atsauces
- Burke, John Robert (1999). Fizika: lietu būtība. Meksika DF: Starptautiskais Thomson Editores.
- "Kristians Hjūgens." Pasaules biogrāfijas enciklopēdija. 2004. Encyclopedia.com. (2012. gada 14. decembris).
- Tiplers, Pols Allens (1994). Fiziskā. 3. izdevums. Barselona: Es apgriezos.
- Deivida AB Millera Hjūgena viļņu izplatīšanās princips ir izlabots, Optics Letters 16, lpp. 1370-2 (1991)
- Huygens - Fresnel princips (nd). Vikipēdijā. Iegūts 2018. gada 1. aprīlī no vietnes en.wikipedia.org.
- Gaisma (nd). Vikipēdijā. Iegūts 2018. gada 1. aprīlī no vietnes en.wikipedia.org.
Younga eksperiments (nd). Vietnē Wikipedia. Iegūts 2018. gada 1. aprīlī no es.wikipedia.org.