De golftheorie van licht Het is een theorie die de aard van licht probeert te verklaren en beschouwt dit als een elektromagnetische golf. Het werd in 1678 geformuleerd door de Nederlandse natuurkundige Christian Huygens, hoewel het destijds door andere wetenschappers weinig werd geaccepteerd..
Door de geschiedenis heen heeft de mensheid altijd een grote interesse gehad in het begrijpen van licht, en in elk tijdperk ontwikkelden wetenschappers en denkers verschillende theorieën. De golftheorie is echter degene die het meest nauwkeurig de verschijnselen van licht verklaart, zoals interferentie, die bestaat uit de superpositie van twee of meer golven op een plaats in de ruimte..
Interferentie is een fenomeen dat alleen in golven optreedt, niet in deeltjes (op macroscopisch niveau).
Artikel index
Wetenschappelijke ontdekkingen in de 19e eeuw leverden sterk bewijs ter ondersteuning van de golftheorie. Een daarvan was het patroon van lichte en donkere banden dat de Engelse natuurkundige Thomas Young vond in zijn beroemde dubbelsplit-experiment. Alleen golven zijn in staat tot dergelijk gedrag (zie figuur 7).
Maar daarvoor werd licht ook beschouwd als een stroom deeltjes die uit objecten voortkwamen: het is de corpusculaire lichttheorie voorgesteld door Isaac Newton (1642-1727), van wie Huygens min of meer eigentijds was..
Met zijn corpusculaire theorie was Newton ook in staat om alledaagse verschijnselen zoals breking en reflectie op bevredigende wijze te verklaren. En aan het begin van de 20e eeuw kwamen er nieuwe bevindingen naar voren ten gunste van deze theorie.
Dan is het de moeite waard om te vragen: wat is uiteindelijk licht? Het antwoord is tweeledig: bij voortplanting vertoont licht golfgedrag en bij interactie met materie als deeltje: het foton..
Reflectie en breking van licht zijn gedragingen die licht vertoont wanneer het van het ene medium naar het andere gaat. Dankzij reflectie zien we onze reflectie op gepolijste metalen oppervlakken en spiegels.
Breking wordt waargenomen wanneer een potlood of staaf in tweeën lijkt te splijten wanneer deze gedeeltelijk in water is ondergedompeld, of we zien ze gewoon door het glas van het glas.
Aan de andere kant beweegt licht zich in een rechte lijn, iets wat Christian Huygens ook had opgemerkt en verklaard. Huygens stelde het volgende voor:
-Licht bestaat uit een vlak golffront dat zich langs een rechte lijn voortplant.
-Zowel reflectie als breking treden op omdat elk golffront gelijk is aan een lichtstraal.
-Een materieel medium genaamd ether is nodig om licht zich voort te planten, net zoals geluid lucht nodig heeft om te worden doorgelaten.
Huygens geloofde dat licht een longitudinale golf was, zoals geluid, waarvan het gedrag in die tijd veel beter bekend was dankzij de experimenten van Robert Boyle (1627-1691). Dit is hoe hij het belichaamd liet in zijn werk getiteld Verhandeling van licht.
Veel wetenschappers zochten druk naar de door Huygens voorgestelde ether, maar vonden die nooit.
En omdat Newtons corpusculaire theorie ook reflectie en refractie verklaarde, had ze de overhand tot het begin van de 19e eeuw, toen Thomas Young zijn beroemde experiment uitvoerde..
Om de weerkaatsing en breking van licht te verklaren, ontwikkelde Huygens een geometrische constructie genaamd Huygens-principe
Elk punt op een golffront is op zijn beurt een puntbron die ook secundaire sferische golven produceert.
Dit zijn bolvormige golven, omdat we aannemen dat het medium waarin ze reizen homogeen is, dus een lichtbron zendt stralen uit die zich in alle richtingen gelijkmatig voortplanten. Op golffronten of oppervlakken bevinden alle punten zich in dezelfde staat van trilling.
Maar wanneer de bron ver genoeg weg is, merkt een waarnemer dat het licht zich verplaatst in een richting loodrecht op het golffront, dat vanwege de afstand als een vlak wordt waargenomen, en ook in een rechte lijn reist..
Dit is het geval met stralen van een relatief verre bron, zoals de zon..
Dit is een voorspelling van de vergelijkingen die James Clerk Maxwell (1831-1879) in de 19e eeuw formuleerde. Wanneer de elektrische en magnetische velden afhankelijk zijn van tijd, zijn ze zo met elkaar verbonden dat de ene de andere opwekt.
Gekoppeld reizen de velden als een elektromagnetische golf die zich zelfs in vacuüm kan voortplanten.
De elektrische en magnetische velden staan loodrecht op elkaar en op de voortplantingsrichting van de golf. Licht is geen longitudinale golf, zoals Huygens dacht, maar een transversale golf.
Wanneer atomen en moleculen hun samenstellende elektronen herschikken, zenden ze licht uit, dit is het geval in onze zon. Van daaruit reist het licht met een constante snelheid in het vacuüm van de ruimte, bereikt het de aarde en vervolgt het zijn weg door materiële media, zoals lucht. en lucht Water.
Zichtbaar licht neemt een kleine frequentieband in het elektromagnetische spectrum in, omdat we alleen die zien waarvoor het oog gevoelig is.
De golfkarakteristiek van licht en de rechtlijnige voortplanting worden getoond in:
-De verschijnselen van allerlei soorten golven, die licht evengoed kan ervaren, zoals polarisatie, interferentie, diffractie, reflectie en refractie.
-De iriserende kleuren die zich vormen op dunne zeepfilms.
-Young's experiment, waarbij een golffront op de twee spleten valt, waardoor nieuwe golffronten ontstaan die samenkomen (interfereren) op het tegenoverliggende scherm. Daar ontstaat een karakteristiek patroon van heldere banden afgewisseld met donkere banden..
-De vorming van schaduwen, de donkere gebieden die verschijnen als een object tussen het licht en onze ogen komt. Als het licht zich niet rechtlijnig voortplant, zou het mogelijk zijn om door ondoorzichtige objecten heen te kijken.
Door golfeigenschappen te bezitten, heeft licht een groot aantal toepassingen:
De destructieve interferentie van licht in dunne films - zoals de eerder genoemde zeepbellen - wordt toegepast om antireflecterende coatings voor brillen te maken.
Het is een intense en coherente lichtbron, die kon worden gebouwd toen de aard van licht met golfdeeltjes werd begrepen..
Het is een techniek waarbij het interferentiepatroon van een driedimensionaal object wordt vastgelegd op een vlakke fotografische plaat.
Vervolgens wordt, door de plaat te verlichten met de juiste lichtbron (meestal laser), het driedimensionale beeld van het object gereconstrueerd..
Het is een techniek die gebruik maakt van de polarisatie van licht, een fenomeen dat ontstaat als het elektromagnetische veld altijd in dezelfde richting oscilleert..
Polarimetrie wordt industrieel toegepast om de gebieden te kennen waar de stukken meer mechanische belasting ondervinden. Op deze manier worden het ontwerp en de constructiematerialen geoptimaliseerd..
Interferometrie is een techniek die gebruik maakt van het fenomeen lichtinterferentie. Het wordt gebruikt in de astronomie door het licht van verschillende telescopen te combineren om een netwerk met een hogere resolutie te vormen.
Het wordt zowel in radiofrequentie (een ander gebied van het elektromagnetische spectrum dat niet zichtbaar is) als in het optische bereik toegepast. Een andere toepassing van interferometrie is het detecteren van scheuren en gebreken in vervaardigde onderdelen..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.