Wellentheorie des Huygens-Lichts

Huygens ' Wellentheorie des Lichts definierte Licht als Welle, ähnlich wie Schall oder mechanische Wellen, die im Wasser erzeugt werden. Auf der anderen Seite bestätigte Newton, dass das Licht von materiellen Partikeln gebildet wurde, auf die er Korpuskeln nannte.

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

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

Die Wellentheorie von Huygens wurde jedoch von den Wissenschaftlern seiner Zeit mit Ausnahme einiger Ausnahmen wie Robert Hookes nicht akzeptiert.

Das enorme Prestige von Newton und der große Erfolg, der seine Mechanik erreichte, zusammen mit den Problemen, den Begriff des Äthers zu verstehen, veranlassten die meisten zeitgenössischen Wissenschaftler, sich für die Korpuskulartheorie des englischen Physikers zu entscheiden.

Reflexion

Die Reflexion ist ein optisches Phänomen, das auftritt, wenn eine Welle schräg auf eine Trennfläche zwischen zwei Medien auftrifft und eine Richtungsänderung erfährt, die zusammen mit einem Teil der Bewegungsenergie zum ersten Medium zurückkehrt.

Die Reflexionsgesetze sind die folgenden:

Erstes Gesetz

Der reflektierte Strahl, der einfallende und der normale (oder senkrechte) Strahl 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 wird 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

Brechung ist jedoch das Phänomen, das auftritt, wenn eine Welle schräg über eine Lücke zwischen zwei Medien trifft, die einen unterschiedlichen Brechungsindex haben.

In diesem Fall dringt die Welle ein und wird vom zweiten Medium zusammen mit einem Teil der Bewegungsenergie übertragen. Die Brechung erfolgt aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeit, mit der sich die Wellen in den verschiedenen Medien ausbreiten.

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

Das Prinzip von Huygens lieferte eine überzeugende Erklärung für die Brechung. Die Punkte auf der Wellenfront, die sich an der Grenze zwischen den beiden Medien befinden, wirken als neue Lichtausbreitungsquellen, und daher ändert sich die Ausbreitungsrichtung.

Beugung

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

Es ist zu beachten, dass die Beugung nur dann auftritt, wenn die Welle aufgrund eines Hindernisses verzerrt ist, dessen Abmessungen mit der Wellenlänge vergleichbar sind.

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

Die unbeantworteten Fragen der Huygens'schen Theorie

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

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

Wiederherstellung des Wellenmodells

Erst im 19. Jahrhundert wurde das Wellenmodell wiederhergestellt. Es war 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 Doppelspaltexperiment. Mit diesem Experiment testete Young ein Interferenzmuster im Licht einer entfernten Lichtquelle, wenn es nach dem Durchgang durch zwei Schlitze gebeugt wurde.

In ähnlicher Weise erklärte Young anhand des Wellenmodells 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 zum Nachweis der Dualitätskörperwelle des Lichts, einem grundlegenden Merkmal der Quantenmechanik.