Plik falowa teoria światła Jest to teoria, która stara się wyjaśnić naturę światła i uważa to za falę elektromagnetyczną. Został sformułowany w 1678 roku przez holenderskiego fizyka Christiana Huygensa, chociaż w tamtym czasie miał niewielką akceptację przez innych naukowców.
W całej swojej historii ludzkość zawsze interesowała się zrozumieniem światła, aw każdym wieku naukowcy i myśliciele opracowywali różne teorie. Jednak teoria fal jest tą, która najdokładniej wyjaśnia zjawiska światła, takie jak interferencja, która polega na nałożeniu się dwóch lub więcej fal w jednym miejscu w przestrzeni..
Interferencja to zjawisko, które występuje tylko w falach, a nie w cząsteczkach (na poziomie makroskopowym).
Indeks artykułów
Odkrycia naukowe z XIX wieku dostarczyły mocnych dowodów na poparcie teorii fal. Jednym z nich był wzór jasnych i ciemnych pasm, który angielski fizyk Thomas Young znalazł w swoim słynnym eksperymencie z podwójną szczeliną. Tylko fale są zdolne do takiego zachowania (patrz rysunek 7).
Ale wcześniej światło było również uważane za strumień cząstek emanujących z obiektów: jest to korpuskularna teoria światła zaproponowana przez Izaaka Newtona (1642-1727), którego Huygens był mniej więcej współczesny..
Dzięki swojej korpuskularnej teorii Newton był również w stanie w zadowalający sposób wyjaśnić codzienne zjawiska, takie jak załamanie i odbicie. Na początku XX wieku pojawiły się nowe ustalenia przemawiające za tą teorią.
W takim razie warto zapytać: czym w końcu jest światło? Odpowiedź ma dwojaką naturę: podczas propagacji światło wykazuje zachowanie falowe, a podczas interakcji z materią zachowuje się jak cząstka: foton..
Odbicie i załamanie światła to zachowania, które ma światło, gdy przechodzi z jednego ośrodka do drugiego. Dzięki odbiciom widzimy swoje odbicie na wypolerowanych metalowych powierzchniach i lustrach.
Załamanie jest obserwowane, gdy ołówek lub pręcik wydają się pękać na dwie części po częściowym zanurzeniu w wodzie lub po prostu widzimy je przez szkło szklanki.
Z drugiej strony światło porusza się w linii prostej, co również zauważył i wyjaśnił Christian Huygens. Huygens zaproponował, co następuje:
-Światło składa się z płaskiego czoła fali, która rozchodzi się wzdłuż linii prostej.
-Zarówno odbicie, jak i załamanie zachodzą, ponieważ każde czoło fali jest równoważne promieniu światła.
-Do propagacji światła potrzebne jest medium materialne zwane eterem, tak jak dźwięk potrzebuje powietrza do transmisji.
Huygens uważał, że światło jest falą podłużną, podobną do dźwięku, której zachowanie było wówczas znacznie lepiej poznane dzięki eksperymentom Roberta Boyle'a (1627-1691). W ten sposób zostawił to zawarte w swojej pracy pt Traktat światła.
Wielu naukowców pracowicie szukało eteru zaproponowanego przez Huygensa, ale nigdy go nie znalazło.
A ponieważ korpuskularna teoria Newtona również wyjaśniała odbicie i załamanie, dominowała do początku XIX wieku, kiedy Thomas Young przeprowadził swój słynny eksperyment..
Aby wyjaśnić odbicie i załamanie światła, Huygens opracował konstrukcję geometryczną zwaną Zasada Huygens:
Każdy punkt na froncie fali jest z kolei źródłem punktowym, które również wytwarza wtórne fale sferyczne.
Są to fale kuliste, ponieważ zakładamy, że ośrodek, w którym się poruszają, jest jednorodny, więc źródło światła emituje promienie, które rozchodzą się równomiernie we wszystkich kierunkach. Na frontach fal lub powierzchniach wszystkie punkty są w tym samym stanie wibracji.
Ale kiedy źródło jest wystarczająco daleko, obserwator zauważa, że światło porusza się w kierunku prostopadłym do czoła fali, który jest postrzegany jako płaszczyzna ze względu na odległość, a także porusza się w linii prostej..
Dzieje się tak w przypadku promieni ze stosunkowo odległego źródła, takiego jak Słońce..
Jest to przewidywanie równań sformułowanych przez Jamesa Clerka Maxwella (1831-1879) w XIX wieku. Kiedy pola elektryczne i magnetyczne zależą od czasu, są ze sobą połączone w taki sposób, że jedno z nich wytwarza drugie.
Połączone pola przemieszczają się jako fala elektromagnetyczna zdolna do propagacji nawet w próżni.
Pola elektryczne i magnetyczne są prostopadłe do siebie i do kierunku propagacji fali. Światło nie jest falą podłużną, jak sądził Huygens, ale falą poprzeczną.
Kiedy atomy i cząsteczki przestawiają swoje składowe elektrony, emitują światło, tak jest w przypadku naszego Słońca. Stamtąd światło przemieszcza się w próżni kosmicznej ze stałą prędkością, dociera do Ziemi i przemieszcza się dalej przez media materialne, takie jak powietrze i powietrze.
Światło widzialne zajmuje małe pasmo częstotliwości w widmie elektromagnetycznym, ponieważ widzimy tylko te, na które oko jest wrażliwe.
Falową naturę światła i jego prostoliniową propagację przedstawiono na:
-Zjawiska wszelkiego rodzaju fal, których światło jest równie zdolne do przeżywania, takie jak polaryzacja, interferencja, dyfrakcja, odbicie i załamanie.
-Opalizujące kolory, które tworzą się na cienkich warstwach mydła.
-Doświadczenie Younga, w którym przód fali opada na dwie szczeliny, dając początek frontom nowej fali, które łączą się (zakłócają) na przeciwległym ekranie. Tworzy się tam charakterystyczny wzór jasnych pasm na przemian z ciemnymi pasmami..
-Tworzenie cieni, ciemnych obszarów, które pojawiają się, gdy obiekt znajduje się między światłem a naszymi oczami. Gdyby światło nie rozchodziło się prostoliniowo, możliwe byłoby widzenie przez nieprzezroczyste obiekty.
Dzięki właściwościom fal światło ma niezliczone zastosowania:
Destrukcyjna interferencja światła w cienkich warstwach - takich jak wspomniane bańki mydlane - jest stosowana do wykonywania powłok antyrefleksyjnych na okulary.
Jest to intensywne i spójne źródło światła, które można było zbudować po zrozumieniu falowo-cząsteczkowej natury światła..
Jest to technika, w której wzór interferencyjny trójwymiarowego obiektu jest rejestrowany na płaskiej płycie fotograficznej.
Następnie poprzez oświetlenie płytki odpowiednim źródłem światła (najczęściej laserem) rekonstruowany jest trójwymiarowy obraz obiektu..
Jest to technika wykorzystująca polaryzację światła, zjawisko, które pojawia się, gdy pole elektromagnetyczne zawsze oscyluje w tym samym kierunku..
Polarymetria jest stosowana w przemyśle, aby poznać obszary, w których elementy są poddawane większym obciążeniom mechanicznym. W ten sposób projekt i materiały konstrukcyjne są zoptymalizowane..
Interferometria to technika wykorzystująca zjawisko interferencji światła. Jest używany w astronomii poprzez łączenie światła z kilku teleskopów w celu utworzenia sieci o wyższej rozdzielczości.
Jest stosowany zarówno w zakresie częstotliwości radiowej (inny obszar widma elektromagnetycznego, który nie jest widoczny), jak i w zakresie optycznym. Innym zastosowaniem interferometrii jest wykrywanie pęknięć i wad produkowanych części..
Jeszcze bez komentarzy