Pofalowana teoria jasnego wyjaśnienia, zastosowania, przykłady

pofalowana teoria światła Jest to teoria, która ma na celu wyjaśnienie natury światła i uważa to za falę elektromagnetyczną. Został sformułowany w 1678 r. Przez holenderskiego fizyka Christiana Huygensa, chociaż w czasie, gdy miał niewielką akceptację innych naukowców.

W całej swojej historii ludzkość zawsze odczuwała życie w zrozumieniu światła, aw każdej epoce naukowcy i myśliciele opracowali różne teorie. Jednak teoria pofałdowania jest ta, która wyjaśnia z największym sukcesem zjawiska światła, takie jak zakłócenia, które polega na nakładaniu się dwóch lub więcej fal w miejscu przestrzeni.

Rysunek 1. Odfalcowana teoria światła została stworzona przez holenderskiego fizyka Christian Huygens w 1678 roku. Źródło: f. Zapata.

Interferencja jest zjawiskiem, które występuje tylko w falach, a nie w cząstkach (na poziomie makroskopowym).

[TOC]

Historia

Odkrycia naukowe z XIX wieku przyczyniły się do mocnych dowodów, które potwierdzają teorię pofalowaną. Jednym z nich był wzór światła i ciemnych zespołów, które angielski fizyk Thomas Young znalazł w swoim słynnym eksperymencie z podwójnym szczeliną. Tylko fale są zdolne do takiego zachowania (patrz ryc. 7).

Ale wcześniej światło uznano również za strumień cząstek, które emanowały z obiektów: jest to teoria korpusu światła zaproponowanego przez Izaaka Newtona (1642-1727), z których Huygens był mniej lub bardziej współczesny.

Rysunek 2: Teoria Huygens i Einsteina

Dzięki swojej teorii ciałek Newton mógł również zadowalająco wyjaśniać codzienne zjawiska, takie jak załamanie i refleksja. A na początku XX wieku pojawiły się nowe odkrycia na korzyść tej teorii.

Wtedy warto zapytać: co to jest w końcu światło? Odpowiedź jest w podwójnej naturze: podczas propagowania światło wykazuje zachowanie falowe i podczas interakcji z materią, robi to jako cząsteczka: foton.

Wyjaśnienie

Odbicie i załamanie światła są zachowaniami, które ma, gdy przechodzi z jednego medium do drugiego. Dzięki refleksji widzimy nasze odbicie na polerowanych powierzchniach metalowych i lusterkach.

Może ci służyć: statyczna elektrycznośćRysunek 3: Świeciowa refrakcja

Załamanie jest obserwowane, gdy ołówek lub pręt wydaje się być podzielony na dwa, ponieważ jest częściowo zanurzony w wodzie lub po prostu widzimy je przez szklankę szklanki.

Rysunek 4. Załamanie światła podczas przechodzenia z powietrza do różnych mediów, takich jak szkło i woda, ponieważ w każdym z nich zmienia kierunek i prędkość. Źródło: Wikimedia Commons. Autor: Mehran Moghtadai - Own Work, CC przez -sa 3.0.

Z drugiej strony światło podróżuje w linii prostej, coś, co zauważył także Christian Huygens i wyjaśnił to. Huygens zaproponował:

-Światło składa się z płaskiej fali fali, która rozprzestrzenia się po linii prostej.

-Zarówno odbicie, jak i refrakcja występują, ponieważ każdy front fali jest równoważny światowi błyskawicy.

-Wymagane jest materialne medium o nazwie eter, tak aby światło rozprzestrzeniło się, ponieważ dźwięk potrzebuje powietrza do transmisji.

Huygens wierzył, że światło było falą podłużną, a także dźwiękiem, którego zachowanie było znacznie lepiej znane z czasów dzięki eksperymentom Roberta Boyle'a (1627-1691). To znalazło odzwierciedlenie w jego pracy uprawnionej Traktat światła.

Wielu naukowców chętnie szukało eteru zaproponowanego przez Huygensa, ale nigdy go nie znalazło.

A ponieważ teoria korpuskularna Newtona również wyjaśniła refleksję i załamanie, panowało to do początku XIX wieku, kiedy Thomas Young przeprowadził swój słynny eksperyment.

Zasada Huygensa

Aby wyjaśnić odbicie i załamanie światła, Huygens opracował konstrukcję geometryczną zwaną Zasada Huygensa:

Każdy punkt frontu falowego to z kolei punktualne źródło, które wytwarza również wtórne fale sferyczne.

Są to fale sferyczne, ponieważ zakładamy, że środowisko, w którym podróżują, jest jednorodne, więc źródło światła emituje promienie, które rozprzestrzeniają się we wszystkich kierunkach. Na frontach lub powierzchniach fal, wszystkie punkty są w tym samym stanie wibracji.

Może ci służyć: słońce

Ale kiedy źródło jest wystarczające, obserwator dostrzega, że ​​światło przemieszcza się w kierunku prostopadłym do frontu falowego, który jest postrzegany jako płaszczyzna z powodu odległości, a także robi to w linii prostej.

Dzieje się tak z promieniami ze stosunkowo odległego źródła, takiego jak słońce.

Rysunek 5. Światło rozprzestrzenia się w linii prostej i prostopadle do frontów falowych. Jeśli źródło jest odległe, fronty są postrzegane jako plany. Źródło: f. Zapata.

Światło jako fala elektromagnetyczna

Jest to przewidywanie równań wykonanych przez Jamesa Clerka Maxwella (1831–1879) w XIX wieku. Kiedy pola elektryczne i magnetyczne zależą od czasu, są one powiązane w taki sposób, że jeden z nich wytwarza drugi.

Sprzężone pola podróżują jak fala elektromagnetyczna zdolna do rozprzestrzeniania się nawet w próżni.

Rysunek 6.- Fala elektromagnetyczna, składająca się z pola elektrycznego i innego magnetycznego, prostopadła do siebie. Z kolei fala porusza się prostopadle do nich. Źródło: Wikimedia Commons.

Pola elektryczne i magnetyczne są prostopadłe do siebie i kierunek propagacji fali. Światło nie jest falą podłużną, jak wierzył Huygens, ale poprzeczny.

Kiedy atomy i cząsteczki zmieniają swoje składowe elektrony emitują światło, więc dzieje się tak na naszym słońcu. Stamtąd światło podróżuje w pustce przestrzeni z ciągłą prędkością, przybywa na Ziemię i jest w drodze do mediów materialnych, takich jak powietrze i woda.

Widzialne światło zajmuje niewielki pasek częstotliwości w spektrum elektromagnetycznym, ponieważ widzimy tylko te, na które oko jest wrażliwe.

Przykłady teorii korpusarskiej

Odfalcowany charakter światła i jego prostoliniowa propagacja jest ujawniona w:

Może ci służyć: jaki jest proces izotermiczny? (Przykłady, ćwiczenia)

-Zjawiska wszelkiego rodzaju fal, że światło jest w równym stopniu eksperymentować, takie jak polaryzacja, interferencja, dyfrakcja, odbicie i załamanie.

-Opalizujące kolory utworzone w cienkich warstwach mydła.

-Eksperyment Younga, w którym front fali wpływa na dwa szczeliny, powodując powstanie nowych frontów falowych (zakłócających) na przeciwnym ekranie. Istnieje charakterystyczny wzór jasnych opasek na przemian z ciemnymi opaskami.

Rysunek 7. Eksperyment z podwójną szczeliną Younga. Źródło: Fizyka. Santillana Hypertext.

-Tworzenie cieni, ciemne obszary, które pojawiają się, gdy obiekt stoi między światłem a naszymi oczami. Gdyby światło nie rozprzestrzeniłoby się prostoliniowo, byłoby możliwe zobaczenie nieprzezroczystego obiekty.

Aplikacje

Posiadając cechy falowe, światło ma niezliczone zastosowania:

Cienkie filmy

Niszczycielska zakłócenia światła w cienkimi filmami - podobnie jak wspomniane bąbelki mydlane - jest nakładana do wytwarzania powłok antyrefleksyjnych do szklanek do szklanek do szklanek.

Laser

Jest to intensywne i spójne źródło światła, które było możliwe do zbudowania po zrozumieniu natury światła w cząstce fali.

Holografia

Jest to technika, w której wzór zakłóceń trójwymiarowego obiektu jest rejestrowany na płaskiej płycie fotograficznej.

Następnie tablica z odpowiednim źródłem światła (zwykle laserem) oświetlała trzy -wymiarowy obraz obiektu.

Polarymetria

Jest to technika, która wykorzystuje polaryzację światła, zjawisko, które powstaje, gdy pole elektromagnetyczne zawsze rozciąga się w tym samym kierunku.

Polarymetria jest stosowana przemysłowo, aby poznać obszary, w których elementy doświadczają większych wysiłków mechanicznych. W ten sposób materiały projektowe i budowlane są zoptymalizowane.

Interferometria

Interferometria to technika wykorzystująca zjawisko interferencji światła. Jest używany w astronomii podczas łączenia światła z kilku teleskopów, aby utworzyć sieć o większej rozdzielczości.

Stosuje zarówno częstotliwość radiową (inny region widma elektromagnetycznego, który nie jest widoczny), a także w zakresie optycznym. Kolejnym zastosowaniem interferometrii jest wykrywanie pęknięć i awarii w wyprodukowanych elementach.

Bibliografia

1. Figueroa, zm. (2005). Seria: Fizyka nauk i inżynierii. Tom 7. Fale i fizyka kwantowa. Pod redakcją Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, zm.  2006. Fizyka: zasady z aplikacjami. 6th. Ed Prentice Hall.
3. Rex, a. 2011. Podstawy fizyki. osoba.
4. Romero, o. 2009. Fizyczny. Santillana Hypertext.
5. Serway, r. 2019. Fizyka nauk i inżynierii. 10. Wydanie. Głośność 2. Cengage.
6. Shipman, J. 2009. Wprowadzenie do nauk fizycznych. Dwunaste wydanie. Brooks/Cole, Cengage Editions.
7. Wikipedia. Światło. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.