Aaltoileva teoria kevyestä selityksestä, sovelluksista, esimerkeistä

Se aaltoileva valon teoria Se on teoria, jonka tarkoituksena on selittää valon luonne ja pitää tätä sähkömagneettisena aaltona. Hollantilainen fyysikko Christian Huygens muotoili sen vuonna 1678, vaikka silloin, kun muut tutkijat saivat vain vähän hyväksyntää.

Koko historiansa ajan ihmiskunta tunsi elävää kiinnostusta valon ymmärtämiseen, ja jokaisella aikakaudella tutkijat ja ajattelijat kehittivät erilaisia ​​teorioita. Kuitenkin aaltoileva teoria selittää suurimmalla valon menestysilmiöllä, kuten häiriöillä, jotka koostuvat kahden tai useamman aallon päällekkäisyydestä avaruuspaikassa.

Kuvio 1. Ailankehäntömäinen teoria on luonut hollantilainen fyysikko Christian Huygens vuonna 1678. Lähde: f. Zapata.

Häiriöt ovat ilmiö, jota esiintyy vain aaltoissa, ei hiukkasissa (makroskooppisella tasolla).

[TOC]

Historia

Yhdeksästoista vuosisadan tieteelliset löytöt antoivat vahvaa näyttöä, joka tukee aaltoilevaa teoriaa. Yksi niistä oli valon ja tummien bändien malli, jonka englantilainen fyysikko Thomas Young löysi hänen kuuluisasta kaksoiskokeilustaan. Vain aallot kykenevät tällaiseen käyttäytymiseen (katso kuva 7).

Mutta ennen sitä valoa pidettiin myös objekteista peräisin olevien hiukkasten virtaukseksi: se on Isaac Newtonin (1642-1727) ehdottama valon teoria, joista Huygens oli enemmän tai vähemmän nykyaikainen.

Kuva 2: Huygens ja Einstein -teoria

Corpuscular -teoriansa avulla Newton voisi myös tyydyttävästi selittää päivittäisiä ilmiöitä, kuten taittumista ja pohdintaa. Ja 1900 -luvun alussa syntyi uusia havaintoja tämän teorian hyväksi.

Sitten on syytä kysyä: mikä on valo lopulta? Vastaus on kaksoisluonnossa: leviäessäsi valolla on aaltokäyttäytymistä ja kun olet vuorovaikutuksessa aineen kanssa, se tekee sen hiukkasena: fotoni.

Selitys

Valon heijastus ja taittuminen ovat käyttäytymistä, joka sillä on, kun se kulkee väliaineesta toiseen. Heijastuksen ansiosta näemme heijastuksen kiillotetuista metallipinnoista ja peileistä.

Voi palvella sinua: staattinen sähköKuva 3: Kevyt taittuminen

TAITTEEN havaitaan, kun lyijykynä tai sauva näyttävät jakautuvan kahteen osaan osittain upotettuna veteen tai näemme ne yksinkertaisesti lasin lasin läpi.

Kuva 4. Valon taitaminen siirtyessä ilmasta eri väliaineisiin, kuten lasiin ja veteen, koska jokaisessa muuttaa sen suuntaa ja nopeutta. Lähde: Wikimedia Commons. Kirjoittanut Mehran Moghtadai - oma työ, cc by -sa 3.0 -.

Toisaalta valo kulkee suorassa linjassa, jota myös kristittyjä Huygens oli havainnut ja selittää sen. Huygens ehdotti seuraavaa:

-Valo koostuu tasaisen aallon edestä, joka leviää suoran viivan jälkeen.

-Sekä heijastus että taittuminen tapahtuu, koska jokainen aallon etu on vastaava salamavalo.

-Vaaditaan eetteriä nimeltään materiaaliväliaine, joten valo leviää, koska ääni tarvitsee ilmaa lähettämiseen.

Huygens uskoi, että valo oli pitkittäinen aalto, samoin kuin ääni, jonka käyttäytyminen oli ajankohtaisesti tunnetuksi Robert Boylen kokeiden ansiosta (1627-1691). Tämä heijastui hänen työssään nimeltään Valonsopimus.

Monet tutkijat etsivät innokkaasti Huygensin ehdottamaa eetteriä, mutta eivät koskaan löytäneet häntä.

Ja koska Newtonin korpuskulaarinen teoria selitti myös pohdintaa ja taittumista, tämä vallitsi 1800 -luvun alkuun, jolloin Thomas Young teki kuuluisan kokeilunsa.

Huygens -periaate

Valon heijastuksen ja taitamisen selittämiseksi Huygens kehitti geometrisen rakenteen nimeltään Huygens -periaate-

Mikä tahansa aalto -etuosan kohta on puolestaan ​​täsmällinen lähde, joka tuottaa myös sekundaarisia pallomaisia ​​aaltoja.

Nämä ovat pallomaisia ​​aaltoja, koska oletamme, että ympäristö, jolla he matkustavat. Rintamilla tai aaltopinnoilla kaikki kohdat ovat samassa värähtelytilassa.

Voi palvella sinua: aurinko

Mutta kun lähde on riittävän kaukana, tarkkailija havaitsee, että valo kulkee kohtisuoraan suuntaan aallon etuosaan nähden, joka pidetään etäisyyden takia, ja tekee sen myös suorassa linjassa.

Näin tapahtuu suhteellisen kaukaisen lähteen, kuten aurinko, säteiden kanssa.

Kuva 5. Valo leviää suorassa linjassa ja kohtisuorassa aaltoaluksiin. Jos lähde on kaukainen, rintamat nähdään suunnitelmina. Lähde: f. Zapata.

Valo sähkömagneettisena aaltona

Tämä on ennuste James Clerk Maxwellin (1831-1879) tekemistä yhtälöistä 1800-luvulla. Kun sähkö- ja magneettikentät riippuvat ajasta, ne on kytketty siten, että toinen niistä tuottaa toisen.

Yhdessä, kentät kulkevat kuin sähkömagneettinen aalto, joka pystyy leviämään jopa tyhjiössä.

Kuva 6.- Sähkömagneettinen aalto, joka koostuu sähkökentästä ja toisesta magneettisesta, kohtisuorasta toisiinsa nähden. Aalto vuorostaan ​​liikkuu kohtisuorassa heihin. Lähde: Wikimedia Commons.

Sähkö- ja magneettikentät ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden ja aallon etenemisen suuntaan. Valo ei ole pitkittäis aalto, kuten Huygens uskoi, mutta poikittainen.

Kun atomit ja molekyylit järjestävät niiden ainesosat elektronit säteilevät valoa, niin se tapahtuu auringossa. Sieltä valo kulkee avaruuden tyhjyydessä jatkuvalla nopeudella, se saapuu maan päälle ja on matkalla materiaalien väliaineisiin, kuten ilma ja vesi.

Näkyvä valo vie pienen taajuusnauhan sähkömagneettisessa spektrissä, koska näemme vain ne, joihin silmä on herkkä.

Esimerkkejä korpuskulaarisesta teoriasta

Valon aaltoileva luonne ja sen suoraviivainen eteneminen paljastetaan:

Voi palvella sinua: mikä on isoterminen prosessi? (Esimerkkejä, harjoituksia)

-Kaikenlaisten aaltojen ilmiöt, jotka valo kykenee yhtä kokeen, kuten polarisaatio, häiriöt, diffraktio, heijastus ja taittuminen.

-Iridescens -värit, jotka on muodostettu ohuissa saippuan kalvoissa.

-Youngin kokeilu, jossa aalto etuosa vaikuttaa kahteen rakoon, mikä aiheuttaa uusia aaltoalueita, jotka yhdistävät (häiritsevät) vastakkaisella näytöllä. Tumman nauhojen kanssa vuorotellen on ominainen kuvio kirkkaista nauhoista.

Kuva 7. Youngin kaksoiskoe. Lähde: Fysiikka. Santillana -hyperteksti.

-Varjojen muodostuminen, tummat alueet, jotka ilmestyvät, kun esine seisoo valon ja silmien välillä. Jos valo ei levitä suoraviivaisesti, olisi mahdollista nähdä läpinäkymättömien esineiden kautta.

Sovellukset

Aaltoominaisuuksien hallussapitovalossa on lukemattomia sovelluksia:

Ohuet elokuvat

Valon tuhoisat häiriöt ohuissa kalvoissa - kuten edellä mainitut saippuakuplat - levitetään lasillisten lasillisten antiflektiivisten pinnoitteiden valmistukseen.

Laser

Se on intensiivinen ja johdonmukainen valonlähde, joka oli mahdollista rakentaa, kun valon aaltopartikkelin luonne ymmärrettiin.

Holografia

Se on tekniikka, jossa kolmiulotteisen esineen häiriökuvio tallennetaan tasaiselle valokuvalevylle.

Sitten plakki, jolla on sopiva valonlähde (yleensä laser), valaisee esineen kolmiulotteisen kuvan.

Polarimetria

Se on tekniikka, joka hyödyntää valon polarisaatiota, ilmiötä, joka syntyy, kun sähkömagneettinen kenttä aina vaihtelee samaan suuntaan.

Polarimetriaa käytetään teollisesti tuntemaan alueet, joilla kappaleet kokevat suurempia mekaanisia ponnisteluja. Tällä tavoin suunnittelu- ja rakennusmateriaalit on optimoitu.

Interferometria

Interferometria on tekniikka, joka käyttää valonhäiriöiden ilmiötä. Sitä käytetään tähtitieteessä yhdistäessäsi valoa useista teleskoopista, verkon muodostamiseksi suuremmalla resoluutiolla.

Se koskee molemmat radiotaajuudessa (toinen sähkömagneettisen spektrin alue, joka ei ole näkyvissä), samoin kuin optisella alueella. Toinen interferometrian käyttö on halkeamien ja vikojen havaitsemisessa valmistettuina kappaleissa.

Viitteet

1. Figueroa, D. (2005). Sarja: Tieteen ja tekniikan fysiikka. Osa 7. Aallot ja kvanttifysiikka. Toimittanut Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, D.  2006. Fysiikka: sovellusten periaatteet. Kuudes. Ed Prentice Hall.
3. Rex, a. 2011. Fysiikan perusteet. Pearson.
4. Romero, o. 2009. Fyysinen. Santillana -hyperteksti.
5. Serway, R. 2019. Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Kymmenesosa. Painos. Nide 2. Kyynärmä.
6. Laivamies, J. 2009. Johdanto fysiikkaan. Kahdestoista painos. Brooks/Cole, Cengage Editions.
7. Wikipedia. Valaistus. Palautettu: on.Wikipedia.org.