Wellen Theorie von Huygens Light

DieWellentheorie des Lichts von Huygens definiert Licht als eine Welle, ähnlich wie Schall oder mechanische Wellen, die in Wasser auftreten. Auf der anderen Seite behauptete Newton, das Licht sei durch materielle Teilchen gebildet, auf die es Korpuskeln bezeichne.

Licht hat immer das Interesse und die Neugier des Menschen geweckt. Auf diese Weise hat eines der grundlegenden Probleme der Physik seit ihrer Entstehung darin bestanden, die Mysterien des Lichts zu enthüllen.

Aus diesen Gründen gab es in der Geschichte der Wissenschaft verschiedene Theorien, die ihre wahre Natur erklären sollen.

Mit den Theorien von Isaac Newton und Christiaan Huygens wurden jedoch erst Ende des 17. und Anfang des 18. Jahrhunderts die Grundlagen für ein tieferes Lichtwissen gelegt.

Prinzipien der Huygens 'Wellentheorie des Lichts

Im Jahr 1678 formulierten Christiaan Huygens seine Wellentheorie des Lichts, später, im Jahr 1690 veröffentlichte er seine Arbeit Abhandlung über Licht.

Niederländische Physiker vorgeschlagen, dass das Licht in alle Richtungen als eine Reihe von Wellen, die durch ein Mittel, er bewegte Ether genannt emittiert wurde. Da die Wellen nicht von der Schwerkraft beeinflusst werden, nahm sie an, dass die Geschwindigkeit der Wellen reduziert wurde, als sie in ein dichteres Medium eintraten.

Sein Modell erwies sich als besonders nützlich, um das Gesetz der Reflexion und Brechung von Snell-Descartes zu erklären. Er erklärte auch das Phänomen der Beugung befriedigend.

Seine Theorie basierte im Wesentlichen auf zwei Konzepten:

a) Die Lichtquellen emittieren kugelförmige Wellen, ähnlich den Wellen, die an der Wasseroberfläche auftreten. Auf diese Weise sind die Lichtstrahlen durch Linien definiert, deren Richtung senkrecht zur Oberfläche der Welle ist.

b) Jeder Punkt einer Welle ist wiederum ein neues Emitterzentrum von Sekundärwellen, die mit der gleichen Frequenz und Geschwindigkeit emittiert werden wie die Primärwellen. Die Unendlichkeit der Sekundärwellen wird nicht wahrgenommen, so dass die aus diesen Sekundärwellen resultierende Welle ihre Hülle ist.

Allerdings wurde die Wellentheorie von Huygens nicht von den Wissenschaftlern seiner Zeit, mit wenigen Ausnahmen wie Robert Hooke akzeptiert.

Das enorme Prestige Newtons und der große Erfolg, der seine Mechanik erreichte, zusammen mit den Problemen, den Begriff des Äthers zu verstehen, ließen die meisten zeitgenössischen Wissenschaftler sich für die Korpuskular-Theorie des englischen Physikers entscheiden.

Reflexion

Die Reflexion ist ein optisches Phänomen, das auftritt, wenn eine Welle schräg auf eine Trennfläche zwischen zwei Medien trifft und eine Richtungsänderung erfährt, wobei sie zusammen mit einem Teil der Bewegungsenergie in das erste Medium zurückkehrt.

Die Gesetze der Reflexion sind die folgenden:

Erstes Gesetz

Der reflektierte Strahl, der Einfall und die Normale (oder Senkrechte) befinden sich in derselben Ebene.

Zweites Gesetz

Der Wert des Einfallswinkels ist genau der gleiche wie der des Reflexionswinkels.

Das Prinzip von Huygens erlaubt es, die Gesetze der Reflexion zu demonstrieren. Es ist verifiziert, dass, wenn eine Welle die Trennung der Medien erreicht, jeder Punkt eine neue emittierende Quelle wird, die Sekundärwellen emittiert. Die reflektierte Wellenfront ist die Hüllkurve der Sekundärwellen. Der Winkel dieser reflektierten Sekundärwellenfront ist genau der gleiche wie der Einfallswinkel.

Brechung

Allerdings ist der Brechungs das Phänomen, das auftritt, wenn eine Welle schräg auf einen Spalt zwischen zwei Medien auftrifft unterschiedlichen Brechungsindex aufweist.

Wenn dies geschieht, dringt die Welle ein und wird von der Sekunde des Mediums zusammen mit einem Teil der Bewegungsenergie übertragen. Die Brechung geschieht als Folge der unterschiedlichen Geschwindigkeit, mit der sich die Wellen in den verschiedenen Medien ausbreiten.

Ein typisches Beispiel für das Phänomen der Refraktion kann beobachtet werden, wenn ein Objekt teilweise (z. B. ein Stift oder ein Stift) in ein Glas Wasser eingeführt wird.

Das Huygens-Prinzip lieferte eine überzeugende Erklärung für die Refraktion. Die Punkte auf der Wellenfront an der Grenze zwischen den beiden Mediengesetzen angeordnet, wie neue Quellen der Lichtausbreitung ändern und damit die Ausbreitungsrichtung.

Beugung

Die Beugung ist ein physikalisches Phänomen, das für Wellen charakteristisch ist (sie tritt bei allen Arten von Wellen auf), die aus der Abweichung der Wellen bestehen, wenn sie ein Hindernis auf ihrem Weg finden oder durch einen Schlitz gehen.

Es sollte beachtet werden, dass Beugungs nur auftritt, wenn die Wellenform aufgrund eines Hindernisses, deren Abmessungen verzerrt sind, um ihre Wellenlänge vergleichbar.

Die Theorie von Huygens erklärt, dass, wenn das Licht auf einen Schlitz fällt, alle Punkte seiner Ebene sekundäre Quellen von Wellen werden, die, wie bereits zuvor erläutert, neue Wellen aussenden, die in diesem Fall den Namen gebeugter Wellen erhalten.

Die unbeantworteten Fragen der Huygens-Theorie

Das Huygens-Prinzip ließ eine Reihe von Fragen unbeantwortet.Seine Behauptung, dass jeder Punkt einer Wellenfront wiederum eine Quelle einer neuen Welle sei, erklärte nicht, warum sich Licht sowohl rückwärts als auch vorwärts ausbreitet.

Auch die Erklärung des Ätherbegriffs war nicht ganz befriedigend und war einer der Gründe, warum seine Theorie zunächst nicht akzeptiert wurde.

Wiederherstellung des Wellenmodells

Es war nicht bis zum 19. Jahrhundert, als das Wellenmodell wiederhergestellt wurde. Es ist vor allem den Beiträgen von Thomas Young zu verdanken, der es geschafft hat, alle Phänomene des Lichts auf der Grundlage zu erklären, dass Licht eine Longitudinalwelle ist.

Insbesondere machte er 1801 sein berühmtes Doppelspalt-Experiment. Mit diesem Experiment testete Young ein Interferenzmuster in Licht von einer entfernten Lichtquelle, wenn es nach dem Passieren von zwei Spalten gebeugt wurde.

In ähnlicher Weise erklärte Young durch das Wellenmodell auch die Streuung von weißem Licht in den verschiedenen Farben des Regenbogens. Er zeigte, dass in jedem Medium jede der Farben, aus denen das Licht besteht, eine charakteristische Frequenz und Wellenlänge hat.

Auf diese Weise demonstrierte er dank dieses Experiments die Wellennatur des Lichts.

Interessanterweise erwies sich dieses Experiment im Laufe der Zeit als Schlüssel zur Demonstration der Dualität der Lichtwelle, einem fundamentalen Merkmal der Quantenmechanik.

Referenzen

1. Burke, John Robert (1999).Physik: die Natur der Dinge. Mexiko-Stadt: Internationale Thomson-Redaktion.
2. "Christiaan Huygens."Enzyklopädie der Weltbiographie. 2004. Enzyklopädie.com. (14. Dezember 2012).
3. Tipler, Paul Allen (1994).Physik 3. Ausgabe. Barcelona: Reverté.
4. David A. B. MillerHuygens 'Wellenausbreitungsprinzip korrigiert, Optik Briefe 16, pp. 1370-2 (1991)
5. Huygens-Fresnel-Prinzip (n. D.) In Wikipedia. Abgerufen am 1. April 2018 von en.wikipedia.org.
6. Licht (n. D.) In Wikipedia. Abgerufen am 1. April 2018 von en.wikipedia.org.

7. Youngs Experiment (n. D.). In Wikipedia. Abgerufen am 1. April 2018 von es.wikipedia.org.