ทฤษฎีคลื่นแสง Huygens

 ทฤษฎีคลื่นแสง Huygens กำหนดแสงเป็นคลื่นคล้ายกับเสียงหรือคลื่นเชิงกลที่เกิดขึ้นในน้ำ ในทางตรงกันข้ามนิวตันยืนยันว่าแสงเกิดจากอนุภาควัสดุซึ่งเขาเรียกว่า corpuscles.

แสงสว่างกระตุ้นความสนใจและความอยากรู้อยากเห็นของมนุษย์อยู่เสมอ ด้วยวิธีนี้นับตั้งแต่ก่อตั้งขึ้นหนึ่งในปัญหาพื้นฐานของฟิสิกส์ได้รับการเปิดเผยความลึกลับของแสง.

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ตลอดประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์มีทฤษฎีต่าง ๆ ที่อ้างว่าอธิบายธรรมชาติที่แท้จริงของพวกเขา.

อย่างไรก็ตามมันไม่ได้จนกว่าจะสิ้นสุดของศตวรรษที่ 17 และจุดเริ่มต้นของศตวรรษที่ 18 กับทฤษฎีของไอแซกนิวตันและ Christiaan Huygens ว่าฐานสำหรับความรู้ลึกของแสงเริ่มที่จะวาง.

หลักการของทฤษฎีคลื่นแสงของ Huygens

ในปี ค.ศ. 1678 Christiaan Huygens ได้กำหนดทฤษฎีคลื่นแสงของเขาซึ่งต่อมาในปี ค.ศ. 1690 เขาได้ตีพิมพ์บทความของเขาในบทความเกี่ยวกับแสง. 

นักฟิสิกส์ชาวดัทช์เสนอว่าแสงถูกปล่อยออกมาในทุกทิศทุกทางในฐานะที่เป็นคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เขาเรียกว่าอีเธอร์ เนื่องจากคลื่นไม่ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงจึงสันนิษฐานว่าความเร็วของคลื่นจะลดลงเมื่อเข้าสู่ตัวกลางที่หนาแน่น.

แบบจำลองของเขาได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างยิ่งในการอธิบายกฎการสะท้อนและการหักเหของ Snell-Descartes เขายังอธิบายปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนได้อย่างน่าพอใจ.

ทฤษฎีของเขามีพื้นฐานมาจากแนวคิดสองประการ:

a) แหล่งกำเนิดแสงปล่อยคลื่นที่มีรูปร่างเป็นทรงกลมคล้ายกับคลื่นที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของน้ำ ด้วยวิธีนี้รังสีแสงจะถูกกำหนดโดยเส้นที่มีทิศทางตั้งฉากกับพื้นผิวของคลื่น.

b) แต่ละจุดของคลื่นจะเป็นศูนย์กลางของตัวปล่อยคลื่นที่สองซึ่งปล่อยออกมาด้วยความถี่และความเร็วเดียวกันกับที่เป็นลักษณะของคลื่นหลัก อินฟินิตี้ของคลื่นทุติยภูมิจะไม่ถูกรับรู้ดังนั้นคลื่นที่เกิดจากคลื่นทุติยภูมิเหล่านี้คือซองจดหมาย.

อย่างไรก็ตามทฤษฎีคลื่นของ Huygens ไม่ได้รับการยอมรับจากนักวิทยาศาสตร์ในเวลาของเขายกเว้นข้อยกเว้นบางประการเช่น Robert Hooke's.

ความยิ่งใหญ่ของนิวตันและความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ที่มาถึงกลศาสตร์พร้อมกับปัญหาในการทำความเข้าใจแนวคิดของอีเธอร์ทำให้นักวิทยาศาสตร์ร่วมสมัยส่วนใหญ่เลือกที่จะใช้ทฤษฎีทางฟิสิกส์ของนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ.

การสะท้อนกลับ

การสะท้อนกลับเป็นปรากฏการณ์ทางแสงที่เกิดขึ้นเมื่อคลื่นกระทบพื้นผิวที่แยกระหว่างสื่อทั้งสองและผ่านการเปลี่ยนทิศทางโดยจะถูกส่งกลับไปยังสื่อแรกพร้อมกับส่วนหนึ่งของพลังงานของการเคลื่อนไหว.

กฎแห่งการสะท้อนมีดังนี้:

กฎหมายฉบับที่หนึ่ง

รังสีสะท้อน, เหตุการณ์และปกติ (หรือตั้งฉาก) ตั้งอยู่ในระนาบเดียวกัน.

กฎข้อที่สอง

ค่าของมุมของการเกิดอุบัติเหตุนั้นเท่ากับของมุมของการสะท้อน.

หลักการของ Huygens อนุญาตให้แสดงกฎหมายของการสะท้อน มีการตรวจสอบว่าเมื่อคลื่นมาถึงการแยกของสื่อแต่ละจุดจะกลายเป็นแหล่งเปล่งใหม่เปล่งคลื่นทุติยภูมิ ด้านหน้าคลื่นสะท้อนเป็นซองจดหมายของคลื่นรอง มุมด้านหน้าของคลื่นทุติยภูมินี้สะท้อนเหมือนกับมุมของเหตุการณ์.

การหักเห

อย่างไรก็ตามการหักเหเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อคลื่นกระทบกับช่องว่างระหว่างสื่อทั้งสองซึ่งมีดัชนีหักเหที่แตกต่างกัน.

เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้คลื่นจะแทรกซึมและถูกส่งผ่านโดยตัวกลางที่สองพร้อมกับส่วนหนึ่งของพลังงานของการเคลื่อนไหว การหักเหเกิดขึ้นเนื่องจากความเร็วที่แตกต่างกันซึ่งคลื่นจะแพร่กระจายในสื่อต่าง ๆ.

หลักการของ Huygens ให้คำอธิบายที่น่าเชื่อถือเกี่ยวกับการหักเหของแสง จุดบนคลื่นที่อยู่ที่รอยต่อระหว่างสื่อทั้งสองทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงใหม่และทิศทางของการแพร่กระจายคลื่นจึงเปลี่ยนไป.

การเลี้ยวเบน

การเลี้ยวเบนเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพของคลื่น (มันเกิดขึ้นในทุกประเภทของคลื่น) ซึ่งประกอบด้วยการเบี่ยงเบนของคลื่นเมื่อพวกเขาพบสิ่งกีดขวางในเส้นทางของพวกเขาหรือผ่านช่อง.

มันจะต้องเป็นพาหะในใจว่าการเลี้ยวเบนเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อคลื่นบิดเบี้ยวเนื่องจากสิ่งกีดขวางที่มีขนาดเทียบเท่ากับความยาวคลื่นของมัน.

ทฤษฎีของ Huygens อธิบายว่าเมื่อแสงตกลงบนจุดทั้งหมดของเครื่องบินกลายเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นทุติยภูมิที่ได้อธิบายไปแล้วคลื่นลูกใหม่ที่ในกรณีนี้ได้รับชื่อของคลื่นกระเจิง.

คำถามที่ยังไม่ได้รับคำตอบของทฤษฎี Huygens

หลักการ Huygens เหลือคำถามที่ยังไม่ได้ตอบ เขาอ้างว่าแต่ละจุดของ wavefront เป็นแหล่งกำเนิดของคลื่นลูกใหม่ไม่ได้อธิบายว่าทำไมแสงจึงแพร่กระจายทั้งไปข้างหน้าและข้างหลัง.

คำอธิบายเกี่ยวกับแนวคิดของอีเธอร์ไม่เท่าเทียมกันและเป็นหนึ่งในเหตุผลที่ทฤษฏีของเขาไม่ได้รับการยอมรับในขั้นต้น.

การกู้คืนโมเดลคลื่น

มันไม่ได้จนกว่าศตวรรษที่ 19 เมื่อแบบจำลองคลื่นถูกกู้คืน ส่วนใหญ่เป็นเพราะการมีส่วนร่วมของโธมัสยังที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ทั้งหมดของแสงบนพื้นฐานที่ว่าแสงเป็นคลื่นตามยาว.

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปี 1801 เขาได้ทำการทดลองสองช่องที่มีชื่อเสียงของเขา ด้วยการทดลองนี้ Young ทดสอบรูปแบบการแทรกสอดของแสงจากแหล่งกำเนิดแสงที่ห่างไกลเมื่อมันเลี้ยวเบนหลังจากผ่านสองช่อง.

ในทำนองเดียวกัน Young ยังอธิบายผ่านโมเดลคลื่นว่าการกระเจิงของแสงสีขาวในสีต่างๆของรุ้ง เขาแสดงให้เห็นว่าในแต่ละสื่อแต่ละสีที่ประกอบเป็นแสงนั้นมีความถี่ลักษณะเฉพาะและความยาวคลื่น.

ด้วยวิธีนี้ต้องขอบคุณการทดลองนี้ที่เขาแสดงให้เห็นถึงลักษณะคลื่นของแสง.

เมื่อเวลาผ่านไปการทดลองครั้งนี้ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นกุญแจสำคัญในการแสดงให้เห็นถึงคลื่นคู่ของอนุภาคแสงซึ่งเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม.

การอ้างอิง

1. เบิร์ค, จอห์นโรเบิร์ต (1999) ฟิสิกส์: ธรรมชาติของสิ่งต่าง ๆ เม็กซิโกซิตี้: International Thomson Editors. 
2. "Christiaan Huygens" สารานุกรมชีวประวัติโลก 2547. สารานุกรม (14 ธันวาคม 2555).
3. Tipler พอลอัลเลน (2537) ฟิสิกส์ รุ่นที่ 3 บาร์เซโลนา: เปลี่ยนกลับ.
4. หลักการการแพร่กระจายคลื่นของ David A. B. Miller Huygens แก้ไขตัวอักษร Optics 16, pp. 1370-2 (1991)
5. หลักการ Huygens-Fresnel (n.d. ) ในวิกิพีเดีย สืบค้นเมื่อวันที่ 1 เมษายน 2018 จาก en.wikipedia.org.
6. แสง (n.d. ) ในวิกิพีเดีย สืบค้นเมื่อวันที่ 1 เมษายน 2018 จาก en.wikipedia.org.

7. การทดลองของ Young (n.d. ) ในวิกิพีเดีย สืบค้นเมื่อวันที่ 1 เมษายน 2018 จาก es.wikipedia.org.