- עקרונות תורת הגלים של הויגנס
- הִשׁתַקְפוּת
- חוק ראשון
- חוק שני
- שבירה
- הִשׁתַבְּרוּת
- השאלות הבלתי נענות מתורת הויגנס
- התאוששות דגם הגל
- הפניות
התיאוריה של גל אור הויגנס מוגדר האור כגל, דומה לקול או גלים מכניים המיוצרים בתוך המים. מצד שני, ניוטון טען כי האור מורכב מחלקיקים חומריים שאותם כינה גופות.
האור תמיד עורר עניין וסקרנות אנושית. באופן זה, מאז הקמתה אחת הבעיות הבסיסיות של הפיזיקה הייתה חשיפת תעלומות האור.
כריסטיאן הויגנס
מסיבות אלה, לאורך כל תולדות המדע היו תיאוריות שונות שניסו להסביר את טיבו האמיתי.
עם זאת, רק בסוף המאה השבע-עשרה ותחילת המאה השמונה-עשרה, עם התיאוריות של אייזק ניוטון וכריסטיאן הויגנס, החלו להניח את היסודות להבנה עמוקה יותר של האור.
עקרונות תורת הגלים של הויגנס
בשנת 1678, כריסטיאן הויגנס ניסח את תורת הגלים שלו על האור, שפרסם מאוחר יותר בשנת 1690 בספרו על האור.
הפיזיקאי ההולנדי הציע שנפלט אור לכל הכיוונים כסט גלים שנע דרך מדיום שכינה אותו אתר. מכיוון שגלים אינם מושפעים מכוח הכבידה, הוא הניח שמהירות הגלים תפחת כשנכנסו למדיום צפוף יותר.
המודל שלו עזר במיוחד בהסבר על חוק ההשתקפות והשבירה של סנל-דקארט. זה גם הסביר באופן משביע רצון את תופעת ההפרעה.
התיאוריה שלו התבססה באופן בסיסי על שני מושגים:
א) מקורות אור פולטים גלים בצורת כדורית, בדומה לגלים המתרחשים על פני המים. באופן זה קרני האור מוגדרות על ידי קווים שהכיוון שלהם הוא בניצב למשטח הגל.
ב) כל נקודה של גל היא בתורו מרכז פולט חדש לגלים משניים, הנפלטים באותה תדר ומהירות שאפיינו את הגלים הראשוניים. אינסוף הגלים המשניים אינו נתפס, ולכן הגל הנובע מהגלים המשניים הללו הוא מעטפתם.
עם זאת, תיאוריית הגלים של הויגנס לא התקבלה על ידי מדענים בתקופתו, עם מעט חריגים כמו רוברט הוק.
יוקרתו האדירה של ניוטון וההצלחה הגדולה שהשיגה המכניקה שלו, יחד עם הבעיות להבנת מושג האתר, גרמו לרוב המדענים העכשוויים לבחור בשניהם את התיאוריה הגופנית של הפיזיקאי האנגלי.
הִשׁתַקְפוּת
השתקפות היא תופעה אופטית המתרחשת כאשר גל מתרחש באופן אלכסוני על משטח הפרדה בין שני מדיות ועובר שינוי כיוון, ומוחזר למדיום הראשון יחד עם חלק מאנרגית התנועה.
חוקי ההשתקפות הם כדלקמן:
חוק ראשון
הקרן המשתקפת, האירוע והנורמלי (או בניצב), נמצאים באותו מישור.
חוק שני
הערך של זווית ההיארעות זהה לחלוטין לזה של זווית ההשתקפות.
העיקרון של הויגנס מאפשר לנו להפגין את חוקי ההשתקפות. נמצא שכאשר גל מגיע להפרדת המדיה, כל נקודה הופכת למוקד פולט חדש הפולט גלים משניים. חזית הגל המשתקפת היא מעטפת הגלים המשניים. הזווית של חזית הגל המשנית המשתקפת זהה בדיוק לזווית האירוע.
שבירה
עם זאת, השבירה היא התופעה המתרחשת כאשר גל מכוון באופן מגולף על פער בין שני אמצעי מדיה, שיש להם מדדי שבירה שונים.
כאשר זה קורה, הגל חודר ומועבר למשך חצי שנייה יחד עם חלק מהאנרגיה של התנועה. השבירה מתרחשת כתוצאה מהמהירות השונה בה מתפשטים הגלים בתקשורת השונה.
ניתן לראות דוגמא אופיינית לתופעת השבירה כאשר מוחדר חלקית לכוס מים חפץ (למשל, עיפרון או עט כדורי).
העיקרון של הויגנס סיפק הסבר משכנע לשבירה. הנקודות בחזית הגל הממוקמת בגבול בין שני התקשורת פועלות כמקורות חדשים להתפשטות האור ובכך משתנה כיוון ההתפשטות.
הִשׁתַבְּרוּת
דיפרקציה היא תופעה גופנית אופיינית של גלים (היא מתרחשת בכל סוגי הגלים) המורכבת מהסטה של גלים כאשר הם נתקלים במכשול בדרכם או עוברים דרך חריץ.
יש לקחת בחשבון כי דיפרקציה מתרחשת רק כאשר הגל מעוות באמצעות מכשול שממדיו דומים לאורך הגל שלו.
התיאוריה של הויגנס מסבירה שכאשר האור נופל על חריץ, כל הנקודות במישור שלו הופכות למקורות גלים משניים, ופולטות, כפי שהוסבר קודם לכן, גלים חדשים, שבמקרה זה נקראים גלים מפוזרים.
השאלות הבלתי נענות מתורת הויגנס
העיקרון של הויגנס הותיר סדרה של שאלות ללא מענה. טענתו כי כל נקודה בחזית הגל הייתה בתורו מקור לגל חדש לא הצליחה להסביר מדוע האור מתפשט גם לאחור וגם קדימה.
באופן דומה, ההסבר על מושג האתר לא היה משביע רצון לחלוטין והיה אחת הסיבות לכך שהתאוריה שלו לא התקבלה בתחילה.
התאוששות דגם הגל
רק במאה ה -19 התאושש דגם הגל. זה היה בעיקר בזכות התרומות של תומאס יאנג שהצליח להסביר את כל תופעות האור על בסיס שהאור הוא גל אורכי.
באופן ספציפי, בשנת 1801 הוא ביצע את הניסוי המפורסם שלו עם חריץ. עם ניסוי זה, יאנג אימת דפוס התערבות באור ממקור אור מרוחק כשהוא מתנתק לאחר שעבר בשתי חריצים.
באותו אופן, יאנג גם הסביר באמצעות מודל הגל את פיזור האור הלבן בצבעים שונים של הקשת. הוא הראה שבכל מדיום, לכל אחד מהצבעים המרכיבים אור יש תדר ואורך גל אופייני.
בדרך זו, הודות לניסוי זה, הוא הדגים את טבעו האור של האור.
מעניין לציין שעם הזמן ניסוי זה הוכיח את המפתח להדגמת הדואליות של גל הקורפוסל, מאפיין בסיסי של מכניקת הקוונטים.
הפניות
- בורק, ג'ון רוברט (1999). פיזיקה: טבע הדברים. מקסיקו DF: תומסון עורך בינלאומי.
- "כריסטיאן הויגנס." אנציקלופדיה לביוגרפיה עולמית. 2004. Encyclopedia.com. (14 בדצמבר 2012).
- טיפלר, פול אלן (1994). גוּפָנִי. מהדורה שלישית. ברצלונה: התהפכתי.
- עיקרון הפצת הגלים של דייוויד א.ב מילר הויגנס תוקן, מכתבי אופטיקה 16, עמ '. 1370-2 (1991)
- הויגנס - עקרון פרנל (nd). בוויקיפדיה. הוחזר ב -1 באפריל 2018 מ- en.wikipedia.org.
- אור (nd). בוויקיפדיה. הוחזר ב -1 באפריל 2018 מ- en.wikipedia.org.
הניסוי של יאנג (nd). בויקיפדיה. הוחזר ב -1 באפריל 2018 מ- es.wikipedia.org.