teoria undelor luminii Este o teorie care caută să explice natura luminii și consideră că aceasta este o undă electromagnetică. A fost formulată în 1678 de către fizicianul olandez Christian Huygens, deși la acea vreme nu prea avea acceptare de către alți oameni de știință.
De-a lungul istoriei sale, omenirea a avut întotdeauna un interes viu în înțelegerea luminii și, în fiecare epocă, oamenii de știință și gânditorii au dezvoltat diverse teorii. Cu toate acestea, teoria undelor este cea care explică cel mai exact fenomenele luminii, cum ar fi interferența, care constă în suprapunerea a două sau mai multe unde într-un loc din spațiu..
Interferența este un fenomen care apare doar în unde, nu în particule (la nivel macroscopic).
Indice articol
Descoperirile științifice din secolul al XIX-lea au furnizat dovezi puternice pentru a susține teoria undelor. Una dintre ele a fost tiparul benzilor deschise și întunecate pe care fizicianul englez Thomas Young le-a găsit în celebrul său experiment cu dublă fantă. Numai undele sunt capabile de un astfel de comportament (vezi figura 7).
Dar înainte de acea lumină era de asemenea considerată ca un flux de particule care emanau din obiecte: este teoria corpusculară a luminii propusă de Isaac Newton (1642-1727), despre care Huygens era mai mult sau mai puțin contemporan..
Cu teoria sa corpusculară, Newton a fost de asemenea capabil să explice în mod satisfăcător fenomene cotidiene precum refracția și reflexia. Și la începutul secolului al XX-lea, au apărut noi descoperiri în favoarea acestei teorii.
Atunci merită să ne întrebăm: ce este în sfârșit lumina? Răspunsul este într-o natură duală: atunci când se propagă, lumina prezintă un comportament undelor și atunci când interacționează cu materia, o face ca o particulă: fotonul..
Reflecția și refracția luminii sunt comportamente pe care le are lumina atunci când trece de la un mediu la altul. Datorită reflecției, vedem reflectarea noastră asupra suprafețelor și oglinzilor metalice lustruite.
Refracția se observă atunci când un creion sau o tijă pare să se despartă în două când este parțial scufundat în apă sau le vedem pur și simplu prin sticla paharului.
Pe de altă parte, lumina călătorește în linie dreaptă, lucru pe care Christian Huygens îl observase și pe care să-l explice. Huygens a propus următoarele:
-Lumina constă dintr-un front de undă plat care se propagă de-a lungul unei linii drepte.
-Atât reflexia, cât și refracția apar deoarece fiecare front de undă este echivalent cu o rază de lumină.
-Un mediu material numit eter este necesar pentru ca lumina să se propage, la fel cum sunetul are nevoie de aer pentru a fi transmis.
Huygens credea că lumina este o undă longitudinală, asemănătoare sunetului, al cărui comportament era mult mai cunoscut la acea vreme datorită experimentelor lui Robert Boyle (1627-1691). Așa l-a lăsat întruchipat în opera sa intitulată Tratat de lumină.
Mulți oameni de știință au căutat cu atenție eterul propus de Huygens, dar nu l-au găsit niciodată.
Și pentru că teoria corpusculară a lui Newton a explicat și reflectarea și refracția, aceasta a predominat până la începutul secolului al XIX-lea, când Thomas Young a realizat celebrul său experiment..
Pentru a explica reflectarea și refracția luminii, Huygens a dezvoltat o construcție geometrică numită Principiul Huygens:
Orice punct de pe un front de undă este, la rândul său, o sursă punctuală care produce și unde sferice secundare.
Acestea sunt unde sferice, deoarece presupunem că mediul în care călătoresc este omogen, astfel încât o sursă de lumină emite raze care se propagă în toate direcțiile în mod egal. Pe fronturile sau suprafețele de undă, toate punctele sunt în aceeași stare de vibrație.
Dar când sursa este suficient de departe, un observator percepe că lumina se deplasează într-o direcție perpendiculară pe fața de undă, care este percepută ca un avion din cauza distanței și, de asemenea, se deplasează în linie dreaptă..
Acesta este cazul cu razele dintr-o sursă relativ îndepărtată, cum ar fi Soarele..
Aceasta este o previziune a ecuațiilor formulate de James Clerk Maxwell (1831-1879) în secolul al XIX-lea. Când câmpurile electrice și magnetice depind de timp, acestea sunt legate în așa fel încât unul dintre ele îl generează pe celălalt.
Cuplate, câmpurile se deplasează ca o undă electromagnetică capabilă să se propage chiar și în vid.
Câmpurile electrice și magnetice sunt perpendiculare între ele și pe direcția de propagare a undei. Lumina nu este o undă longitudinală, așa cum credea Huygens, ci o undă transversală.
Când atomii și moleculele își rearanjează electronii constituenți, ei emit lumină, acesta este cazul în Soarele nostru. De acolo, lumina călătorește în vidul spațiului cu o viteză constantă, ajunge pe Pământ și își continuă drumul prin medii materiale, cum ar fi aerul și aerul.Apă.
Lumina vizibilă ocupă o mică bandă de frecvențe în spectrul electromagnetic, deoarece vedem doar cele la care ochiul este sensibil.
Natura undelor luminii și propagarea sa rectilinie sunt prezentate în:
-Fenomenele de tot felul de unde, pe care lumina este la fel de capabile să le experimenteze, cum ar fi polarizarea, interferența, difracția, reflexia și refracția.
-Culorile irizate care se formează pe pelicule subțiri de săpun.
-Experimentul lui Young, în care un front de undă cade pe cele două fante, dând naștere unor noi fronturi de undă care se combină (interferează) pe ecranul opus. Acolo se formează un model caracteristic al benzilor luminoase alternând cu benzile întunecate..
-Formarea umbrelor, zonele întunecate care apar atunci când un obiect vine între lumină și ochii noștri. Dacă lumina nu s-ar propaga în mod rectiliniu, ar fi posibil să se vadă prin obiecte opace.
Având calități de undă, lumina are o multitudine de aplicații:
Interferența distructivă a luminii în peliculele subțiri - cum ar fi bulele de săpun menționate mai sus - este aplicată pentru a face acoperiri antireflex pentru ochelari.
Este o sursă de lumină intensă și coerentă, care a fost posibilă construirea odată ce natura undelor-particule a luminii a fost înțeleasă..
Este o tehnică în care modelul de interferență al unui obiect tridimensional este înregistrat pe o placă fotografică plană.
Apoi, prin iluminarea plăcii cu sursa de lumină adecvată (de obicei cu laser), imaginea tridimensională a obiectului este reconstruită..
Este o tehnică care folosește polarizarea luminii, fenomen care apare atunci când câmpul electromagnetic oscilează întotdeauna în aceeași direcție..
Polarimetria este aplicată industrial pentru a cunoaște zonele în care piesele experimentează un stres mecanic mai mare. În acest fel, materialele de proiectare și construcție sunt optimizate..
Interferometria este o tehnică care utilizează fenomenul de interferență a luminii. Este folosit în astronomie prin combinarea luminii din mai multe telescoape pentru a forma o rețea cu rezoluție mai mare.
Se aplică atât în frecvența radio (o altă regiune a spectrului electromagnetic care nu este vizibilă), cât și în domeniul optic. O altă aplicație a interferometriei constă în detectarea fisurilor și defectelor din piesele fabricate..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.