The vlnová teorie světla Je to teorie, která se snaží vysvětlit podstatu světla a považuje ji za elektromagnetickou vlnu. Byl formulován v roce 1678 nizozemským fyzikem Christianem Huygensem, i když v té době byl jinými vědci málo přijímán.
Po celou dobu své historie mělo lidstvo vždy velký zájem o porozumění světlu a v každém věku vědci a myslitelé vyvinuli různé teorie. Teorie vln je však tou, která nejpřesněji vysvětluje jevy světla, jako je interference, která spočívá v superpozici dvou nebo více vln v místě v prostoru..
Interference je jev, který se vyskytuje pouze ve vlnách, nikoli v částicích (na makroskopické úrovni).
Rejstřík článků
Vědecké objevy v 19. století poskytly silné důkazy na podporu teorie vln. Jedním z nich byl vzor světlých a tmavých pásů, který anglický fyzik Thomas Young našel ve svém slavném experimentu s dvojitou štěrbinou. Pouze vlny jsou schopny takového chování (viz obrázek 7).
Ale předtím bylo toto světlo také považováno za proud částic, které vyzařovaly z objektů: je to korpuskulární teorie světla navržená Isaacem Newtonem (1642-1727), jehož Huygens byl víceméně moderní..
Díky své korpuskulární teorii dokázal Newton také uspokojivě vysvětlit každodenní jevy, jako je lom světla a reflexe. A na počátku 20. století se objevily nové poznatky ve prospěch této teorie.
Pak stojí za to se ptát: co je nakonec světlo? Odpověď má dvojí povahu: světlo se při šíření projevuje vlnovým chováním a při interakci s hmotou tak činí jako částice: foton..
Odraz a lom světla jsou chování, které má světlo při přechodu z jednoho média do druhého. Díky odrazu vidíme náš odraz na leštěných kovových površích a zrcadlech.
Lom se pozoruje, když se tužka nebo tyč zdají rozdělené na dvě části, když jsou částečně ponořené ve vodě, nebo je jednoduše vidíme skrz sklenici sklenice.
Na druhou stranu se světlo pohybuje po přímce, což také pozoroval a vysvětlil Christian Huygens. Huygens navrhl následující:
-Světlo se skládá z čela ploché vlny, která se šíří po přímce.
-K odrazu i lomu dochází, protože každé vlnové čelo je ekvivalentní paprsku světla.
-K šíření světla je zapotřebí hmotné médium zvané ether, stejně jako zvuk potřebuje přenos vzduchu.
Huygens věřil, že světlo je podélná vlna podobná zvuku, jehož chování bylo v té době mnohem známější díky experimentům Roberta Boylea (1627-1691). Tak to nechal ztělesnit ve svém díle nazvaném Pojednání o světle.
Mnoho vědců pilně hledalo ether navržený Huygensem, ale nikdy ho nenašli.
A protože Newtonova korpuskulární teorie také vysvětlovala odraz a lom, převládala až do počátku 19. století, kdy Thomas Young provedl svůj slavný experiment..
Aby vysvětlil odraz a lom světla, vyvinul Huygens geometrickou konstrukci zvanou Huygensův princip:
Jakýkoli bod na vlnoploše je zase zdrojem bodu, který také produkuje sekundární sférické vlny.
Jedná se o sférické vlny, protože předpokládáme, že médium, ve kterém cestují, je homogenní, takže světelný zdroj vydává paprsky, které se šíří všemi směry stejně. Na vlnových frontách nebo površích jsou všechny body ve stejném stavu vibrací.
Ale když je zdroj dostatečně daleko, pozorovatel vnímá, že světlo se pohybuje ve směru kolmém na vlnoplochu, která je kvůli vzdálenosti vnímána jako rovina, a také se pohybuje v přímce..
To je případ paprsků z relativně vzdáleného zdroje, například ze Slunce..
Toto je předpověď rovnic formulovaných Jamesem Clerkem Maxwellem (1831-1879) v průběhu 19. století. Když elektrické a magnetické pole závisí na čase, jsou spojeny takovým způsobem, že jedno z nich generuje druhé.
Ve spojení se pole pohybují jako elektromagnetická vlna schopná se šířit i ve vakuu.
Elektrické a magnetické pole jsou na sebe kolmé a ke směru šíření vlny. Světlo není podélná vlna, jak věřil Huygens, ale příčná vlna.
Když atomy a molekuly přeskupí své základní elektrony, vyzařují světlo, což je případ našeho Slunce. Odtamtud světlo putuje ve vakuu vesmíru konstantní rychlostí, dostává se na Zemi a pokračuje v cestě hmotným prostředím, jako je vzduch a vzduch. Voda.
Viditelné světlo zabírá malé pásmo frekvencí v elektromagnetickém spektru, protože vidíme pouze ty, na které je oko citlivé.
Vlnová povaha světla a jeho přímočaré šíření jsou zobrazeny v:
-Jevy všech druhů vln, které je světlo stejně schopné zažít, jako je polarizace, interference, difrakce, odraz a lom světla.
-Duhové barvy, které se tvoří na tenkých vrstvách mýdla.
-Youngův experiment, ve kterém vlnová fronta padá na dvě štěrbiny, čímž vznikají nové vlnové fronty, které se kombinují (interferují) na opačné obrazovce. Tam se vytváří charakteristický vzor jasných pásů střídajících se s tmavými pásy..
-Tvorba stínů, temných oblastí, které se objevují, když se objekt dostane mezi světlo a naše oči. Pokud by se světlo nerozšířilo přímočaře, bylo by možné vidět skrz neprůhledné objekty.
Díky vlastnostem vln má světlo nesčetné množství aplikací:
Destruktivní interference světla v tenkých vrstvách - jako jsou výše uvedené mýdlové bubliny - se aplikuje na antireflexní povrchovou úpravu brýlí.
Jedná se o intenzivní a koherentní zdroj světla, který bylo možné vybudovat, jakmile byla pochopena vlnová částicová povaha světla..
Jedná se o techniku, při které je interferenční obrazec trojrozměrného objektu zaznamenán na rovnou fotografickou desku.
Poté osvětlením desky vhodným zdrojem světla (obvykle laserem) se rekonstruuje trojrozměrný obraz objektu..
Jedná se o techniku, která využívá polarizaci světla, což je jev, který vzniká, když elektromagnetické pole osciluje vždy stejným směrem..
Polarimetrie se používá průmyslově, aby se poznaly oblasti, kde jsou kusy vystaveny většímu mechanickému namáhání. Tímto způsobem jsou optimalizovány konstrukční a konstrukční materiály..
Interferometrie je technika, která využívá fenomén interference světla. Používá se v astronomii kombinováním světla z několika dalekohledů do sítě s vyšším rozlišením.
Aplikuje se jak na rádiové frekvenci (další oblast elektromagnetického spektra, která není viditelná), tak i v optickém rozsahu. Další aplikací interferometrie je detekce trhlin a nedostatků na vyráběných dílech..
Zatím žádné komentáře