Det bølgeteori om lys Det er en teori, der søger at forklare lysets natur og betragter dette som en elektromagnetisk bølge. Det blev formuleret i 1678 af den hollandske fysiker Christian Huygens, skønt det på det tidspunkt havde ringe accept af andre forskere.
Gennem hele sin historie har menneskeheden altid haft en stor interesse i at forstå lys, og i hver tidsalder udviklede forskere og tænkere forskellige teorier. Imidlertid er bølgeteorien den, der mest nøjagtigt forklarer fænomenerne i lys, såsom interferens, som består af superposition af to eller flere bølger et sted i rummet..
Interferens er et fænomen, der kun forekommer i bølger, ikke i partikler (på makroskopisk niveau).
Artikelindeks
Videnskabelige opdagelser i det 19. århundrede gav stærke beviser til støtte for bølgeteorien. En af dem var mønsteret af lyse og mørke bånd, som den engelske fysiker Thomas Young fandt i sit berømte dobbeltspalteeksperiment. Kun bølger er i stand til sådan adfærd (se figur 7).
Men før det blev lys også betragtet som en strøm af partikler, der stammer fra objekter: det er den korpuskulære teori om lys, der er foreslået af Isaac Newton (1642-1727), hvor Huygens var mere eller mindre moderne..
Med sin korpuskulære teori var Newton også i stand til på tilfredsstillende måde at forklare hverdagsfænomener som brydning og refleksion. Og i begyndelsen af det 20. århundrede opstod der nye fund til fordel for denne teori.
Så er det værd at spørge: hvad er endelig lys? Svaret har en dobbelt karakter: når det formerer sig, udviser lys bølgeformer, og når det interagerer med stof, gør det det som en partikel: fotonet..
Refleksion og lysbrydning er adfærd, som lyset har, når det passerer fra et medium til et andet. Takket være refleksion ser vi vores refleksion på polerede metaloverflader og spejle.
Brydning observeres, når en blyant eller stang ser ud til at dele sig i to, når de delvist nedsænkes i vand, eller vi bare ser dem gennem glassets glas.
På den anden side bevæger lys sig i en lige linje, noget som Christian Huygens også havde observeret og forklaret. Huygens foreslog følgende:
-Lys består af en flad bølgefront, der udbreder sig langs en lige linje.
-Både refleksion og brydning forekommer, fordi hver bølgefront svarer til en lysstråle.
-Et materialemedium kaldet ether er påkrævet for at lys kan sprede sig, ligesom lyden skal transmitteres.
Huygens mente, at lys var en langsgående bølge, som lyd, hvis adfærd var meget bedre kendt på det tidspunkt takket være eksperimenterne med Robert Boyle (1627-1691). Sådan forlod han det inkorporeret i hans arbejde berettiget Afhandling af lys.
Mange forskere søgte travlt efter den ether, som Huygens havde foreslået, men fandt den aldrig.
Og fordi Newtons korpuskulære teori også forklarede refleksion og brydning, sejrede den indtil det tidlige 19. århundrede, da Thomas Young gennemførte sit berømte eksperiment..
For at forklare refleksion og lysbrydning udviklede Huygens en geometrisk konstruktion kaldet Huygens-princippet:
Ethvert punkt på en bølgefront er igen en punktkilde, der også producerer sekundære sfæriske bølger.
Disse er sfæriske bølger, fordi vi antager, at mediet, hvor de bevæger sig, er homogent, så en lyskilde udsender stråler, der formerer sig i alle retninger ens. På bølgefronter eller overflader er alle punkter i samme vibrationstilstand.
Men når kilden er langt nok væk, opfatter en iagttager, at lyset bevæger sig i en retning vinkelret på bølgefronten, som opfattes som et plan på grund af afstanden og også bevæger sig i en lige linje..
Dette er tilfældet med stråler fra en relativt fjern kilde, såsom solen..
Dette er en forudsigelse af ligningerne formuleret af James Clerk Maxwell (1831-1879) i det 19. århundrede. Når de elektriske og magnetiske felter afhænger af tiden, er de forbundet på en sådan måde, at det ene genererer det andet.
Sammenkoblet bevæger markerne sig som en elektromagnetisk bølge, der er i stand til at sprede sig selv i vakuum.
De elektriske og magnetiske felter er vinkelrette på hinanden og til bølgens forplantningsretning. Lys er ikke en langsgående bølge, som Huygens troede, men en tværgående bølge.
Når atomer og molekyler omarrangerer deres indbyggede elektroner, udsender de lys, det er tilfældet i vores sol. Derfra bevæger lys sig i rumets vakuum med konstant hastighed, når jorden og fortsætter sin vej gennem materielle medier, såsom luft og luft. Vand.
Synligt lys optager et lille frekvensbånd i det elektromagnetiske spektrum, da vi kun ser dem, som øjet er følsomt over for.
Lysets bølge-natur og dets retlinede udbredelse er vist i:
-Fænomenerne i alle slags bølger, som lys er lige så i stand til at opleve, såsom polarisering, interferens, diffraktion, refleksion og brydning.
-De iriserende farver, der dannes på tynde sæbe.
-Youngs eksperiment, hvor en bølgefront falder på de to slidser, hvilket giver anledning til nye bølgefronter, der kombinerer (interfererer) på den modsatte skærm. Der dannes et karakteristisk mønster af lyse bånd skiftevis med mørke bånd..
-Dannelsen af skygger, de mørke områder, der vises, når en genstand kommer mellem lyset og vores øjne. Hvis lyset ikke spredte sig på en retlinet måde, ville det være muligt at se gennem uigennemsigtige genstande.
Ved at have bølgekvaliteter har lys et utal af anvendelser:
Den destruktive interferens af lys i tynde film - såsom de førnævnte sæbebobler - anvendes til at fremstille antireflekterende belægninger til briller.
Det er en intens og sammenhængende lyskilde, som var mulig at opbygge, når lysets bølgepartikelkarakter blev forstået..
Det er en teknik, hvor interferensmønsteret for et tredimensionelt objekt registreres på en flad fotografisk plade.
Derefter rekonstrueres det tredimensionelle billede af objektet ved at tænde pladen med den passende lyskilde (normalt laser)..
Det er en teknik, der gør brug af lysets polarisering, et fænomen, der opstår, når det elektromagnetiske felt altid svinger i samme retning..
Polarimetri anvendes industrielt for at kende de områder, hvor stykkerne oplever større mekanisk belastning. På denne måde optimeres design- og byggematerialerne..
Interferometri er en teknik, der bruger fænomenet lysinterferens. Det bruges i astronomi ved at kombinere lyset fra flere teleskoper for at danne et netværk med højere opløsning.
Det anvendes både i radiofrekvens (et andet område af det elektromagnetiske spektrum, der ikke er synligt) såvel som i det optiske område. En anden anvendelse af interferometri er i påvisning af revner og mangler i fremstillede dele..
Endnu ingen kommentarer