Golvende theorie van licht uitleg, toepassingen, voorbeelden

De golvende lichttheorie Het is een theorie die de aard van het licht wil verklaren en dit als een elektromagnetische golf beschouwt. Het werd in 1678 geformuleerd door de Nederlandse natuurkundige Christian Huygens, hoewel hij destijds weinig acceptatie had door andere wetenschappers.

Gedurende de geschiedenis van de geschiedenis voelde de mensheid altijd een levende interesse in het begrijpen van het licht, en in elk tijdperk hebben wetenschappers en denkers verschillende theorieën uitgewerkt. De golvende theorie is echter degene die met het grootste succesfenomenen van licht verklaart, zoals interferentie, die bestaat uit de overlapping van twee of meer golven in een plaats van ruimte.

Figuur 1. De golvende lichttheorie werd gecreëerd door de Nederlandse fysicus Christian Huygens in 1678. Bron: f. Zapata.

Interferentie is een fenomeen dat alleen voorkomt in golven, niet in deeltjes (op macroscopisch niveau).

[TOC]

Geschiedenis

De wetenschappelijke ontdekkingen van de negentiende eeuw hebben sterk bewijs bijgedragen dat de golvende theorie ondersteunt. Een van hen was het patroon van lichte en donkere bands dat de Engelse natuurkundige Thomas Young vond in zijn beroemde Double Slit Experiment. Alleen golven zijn in staat tot dergelijk gedrag (zie figuur 7).

Maar daarvoor werd het licht ook beschouwd als een stroom deeltjes die uit de objecten voortkwamen: het is de corpusculaire theorie van het licht voorgesteld door Isaac Newton (1642-1727), van wie Huygens min of meer eigentijds was.

Figuur 2: Huygens en Einstein -theorie

Met zijn corpusculaire theorie zou Newton ook dagelijkse fenomenen zoals breking en reflectie naar tevredenheid kunnen verklaren. En aan het begin van de 20e eeuw kwamen er nieuwe bevindingen naar voren voor deze theorie.

Dan is het de moeite waard om te vragen: wat is het licht eindelijk? Het antwoord is in een dubbele aard: bij het voortplanten, vertoont het licht golfgedrag en bij interactie met materie, het doet het als een deeltje: het foton.

Uitleg

De reflectie en breking van het licht zijn gedrag dat het heeft wanneer het van het ene medium naar het andere overgaat. Dankzij de reflectie zien we onze reflectie op gepolijste metalen oppervlakken en spiegels.

Kan u van dienst zijn: statische elektriciteitFiguur 3: lichtbreking

De breking wordt waargenomen wanneer een potlood of staaf in twee lijkt te worden verdeeld door gedeeltelijk onder water te staan ​​in water of we zien ze gewoon door het glas van het glas.

Figuur 4. De breking van het licht bij het verplaatsen van de lucht naar verschillende media, zoals glas en water, omdat in elke van zijn richting en snelheid verandert. Bron: Wikimedia Commons. Door Mehran Moghtadai - eigen werk, CC door -SA 3.0.

Aan de andere kant reist het licht in een rechte lijn, iets wat christelijke Huygens ook had waargenomen en om het uit te leggen. Huygens stelde het volgende voor:

-Het licht bestaat uit een vlakke golffront die zich verspreidt na een rechte lijn.

-Zowel reflectie als refractie treden op omdat elke golf voorkant gelijkwaardig is aan een bliksemlicht.

-Een materiaalmedium dat ether wordt genoemd, is vereist, zodat het licht zich verspreidt, omdat het geluid de lucht nodig heeft om te verzenden.

Huygens geloofde dat het licht een longitudinale golf was, evenals het geluid, wiens gedrag veel beter bekend was voor de tijd dankzij de experimenten van Robert Boyle (1627-1691). Dit werd weerspiegeld in zijn werk getiteld Lichtverdrag.

Veel wetenschappers zochten gretig naar de ether voorgesteld door Huygens, maar hebben hem nooit gevonden.

En toen de corpusculaire theorie van Newton ook reflectie en breking verklaarde, heerste dit tot het begin van de negentiende eeuw, toen Thomas Young zijn beroemde experiment uitvoerde.

Huygens -principe

Om de reflectie en breking van het licht te verklaren, ontwikkelde Huygens een geometrische constructie genaamd Huygens -principe:

Elk punt van een golffront is op zijn beurt een punctuele bron die ook secundaire sferische golven produceert.

Dit zijn bolvormige golven, omdat we aannemen dat de omgeving waarin ze reizen homogeen is, dus een lichtbron straalt stralen uit die zich in alle richtingen verspreiden. Op de fronten of golfoppervlakken zijn alle punten in dezelfde trillingsstatus.

Kan u van dienst zijn: zon

Maar wanneer de bron ver genoeg is, ziet een waarnemer dat het licht in de richting reist loodrecht op het golffront, dat vanwege de afstand als een vlak wordt gezien, en ook in een rechte lijn doet.

Dit gebeurt met de stralen uit een relatief verre bron, zoals de zon.

Figuur 5. Het licht verspreidt zich in een rechte lijn en loodrecht op de golf fronten. Als de bron ver weg is, worden de fronten als plannen gezien. Bron: f. Zapata.

Licht als een elektromagnetische golf

Dit is een voorspelling van de vergelijkingen van James Clerk Maxwell (1831-1879) in de 19e eeuw. Wanneer elektrische en magnetische velden afhankelijk zijn van tijd, zijn ze zo gekoppeld dat de ene de andere genereert.

In combinatie reizen de velden als een elektromagnetische golf die zich kan verspreiden, zelfs in een vacuüm.

Figuur 6.- Een elektromagnetische golf, bestaande uit een elektrisch veld en een andere magnetische, loodrecht op elkaar. Op zijn beurt beweegt de golf loodrecht op hen. Bron: Wikimedia Commons.

De elektrische en magnetische velden staan ​​loodrecht op elkaar en de richting van golfvoortplanting. Licht is geen longitudinale golf, zoals Huygens geloofde, maar transversaal.

Wanneer atomen en moleculen hun samenstellende elektronen herschikken, uitzenden licht, dus het gebeurt in onze zon. Van daaruit reist het licht in de leegte van de ruimte op constante snelheid, het komt op aarde aan en is op weg naar materiaalmedia, zoals lucht en water.

Het zichtbare licht beslaat een kleine strook frequenties in het elektromagnetische spectrum, omdat we alleen die zien waaraan het oog gevoelig is.

Voorbeelden van corpusculaire theorie

De golvende aard van licht en de rechtlijnige voortplanting ervan wordt onthuld in:

Kan u van dienst zijn: wat is een isotherme proces? (Voorbeelden, oefeningen)

-De fenomenen van alle soorten golven, dat licht evenzeer in staat is om te experimenteren, zoals polarisatie, interferentie, diffractie, reflectie en breking.

-De iriserende kleuren die worden gevormd in dunne filmfilms.

-Het experiment van Young, waarin een golffront de twee spleten beïnvloedt, wat aanleiding geeft tot nieuwe golf fronten die combineren (interfereren) op het tegenovergestelde scherm. Er is een karakteristiek patroon van heldere banden afgewisseld met donkere banden.

Figuur 7. Young's Double Slit Experiment. Bron: Natuurkunde. Santillana Hypertext.

-De vorming van schaduwen, de donkere gebieden die verschijnen wanneer een object tussen het licht en onze ogen staat. Als het licht niet rechtlijnig zou verspreiden, zou het mogelijk zijn om door ondoorzichtige objecten te kijken.

Toepassingen

Door golfkwaliteiten te bezitten, heeft het licht talloze toepassingen:

Dunne films

De destructieve interferentie van licht in dunne films - zoals de bovengenoemde zeepbellen - wordt aangebracht om anti -reflecterende coatings voor glazen te produceren voor een bril.

De laser

Het is een intense en coherente lichtbron, die mogelijk was om te bouwen zodra het golfdeeltje van het licht werd begrepen.

Holografie

Het is een techniek waarin het interferentiepatroon van een drie -dimensionaal object wordt opgenomen op een platte fotografische plaat.

Vervolgens verlichtte de plaque met de juiste lichtbron (meestal laser) het drie -dimensionale beeld van het object.

Polarimetrie

Het is een techniek die gebruik maakt van de polarisatie van licht, een fenomeen dat ontstaat wanneer het elektromagnetische veld altijd in dezelfde richting varieert.

Polarimetrie wordt industrieel toegepast om de gebieden te kennen waar de stukken grotere mechanische inspanningen ervaren. Op deze manier zijn de ontwerp- en bouwmaterialen geoptimaliseerd.

Interferometrie

Interferometrie is een techniek die het fenomeen van lichte interferentie gebruikt. Het wordt gebruikt in astronomie bij het combineren van licht van verschillende telescopen, om een ​​netwerk met een grotere resolutie te vormen.

Het is zowel van toepassing in radiofrequentie (een ander gebied van het elektromagnetische spectrum dat niet zichtbaar is), evenals in het optische bereik. Een andere toepassing van interferometrie is bij de detectie van scheuren en mislukkingen in gefabriceerde stukken.

Referenties

1. Figueroa, D. (2005). Serie: Physics for Science and Engineering. Deel 7. Golven en kwantumfysica. Uitgegeven door Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, D.  2006. Fysica: principes met toepassingen. 6e. Ed Prentice Hall.
3. Rex, a. 2011. Fundamentals of Physics. Pearson.
4. Romero, O. 2009. Fysiek. Santillana Hypertext.
5. Serway, r. 20199999999999999999999999999999999999999111 2019 2019 20199999 E moetene9999191999998311133113331322111152222222111231311111111111122111111111121111111111111111111111111111 -11111111111a's11111a's1a's1a's1a's1a's1a's D1a's Dam dat ’TO. Natuurkunde voor wetenschap en engineering. 10e. Editie. Deel 2. Hekelen.
6. Shipman, J. 2009. Een inleiding tot fysieke wetenschap. Twaalfde editie. Brooks/Cole, Cengage Editions.
7. Wikipedia. Licht. Hersteld van: is.Wikipedia.borg.