Wellenkundige Lichttheorie, Anwendungen, Beispiele

Der wellige Lichttheorie Es ist eine Theorie, die versucht, die Natur des Lichts zu erklären und dies als elektromagnetische Welle zu betrachten. Es wurde 1678 von den niederländischen Physiker Christian Huygens formuliert, obwohl er zu der Zeit von anderen Wissenschaftlern wenig Akzeptanz hatte.

Während ihrer gesamten Geschichte hatte die Menschheit immer ein lebendiges Interesse am Verständnis des Lichts, und in jeder Ära erläuterten Wissenschaftler und Denker verschiedene Theorien. Die wellige Theorie ist jedoch diejenige, die mit den größten Erfolgsphänomenen des Lichts, wie z.

Abbildung 1. Die wellige Lichttheorie wurde 1678 von den niederländischen Physiker Christian Huygens geschaffen. Quelle: f. Zapata.

Interferenz ist ein Phänomen, das nur in Wellen auftritt, nicht in Partikeln (auf makroskopischer Ebene).

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Geschichte

Die wissenschaftlichen Entdeckungen des 19. Jahrhunderts haben starke Beweise beigetragen, die die wellige Theorie unterstützen. Einer von ihnen war das Muster von hellen und dunklen Bändern, die der englische Physiker Thomas Young in seinem berühmten Doppelschlitz -Experiment gefunden hat. Nur Wellen sind zu einem solchen Verhalten in der Lage (siehe Abbildung 7).

Aber vorher wurde das Licht auch als Teilchenstrom angesehen, der aus den Objekten stammte.

Abbildung 2: Huygens und Einsteintheorie

Mit seiner korpuskulären Theorie konnte Newton auch alltägliche Phänomene wie Brechung und Reflexion zufriedenstellend erklären. Und zu Beginn des 20. Jahrhunderts entstanden neue Erkenntnisse zugunsten dieser Theorie.

Dann lohnt es sich zu fragen: Was ist das Licht endlich? Die Antwort lautet doppelte Natur: Wenn das Licht ausbreitet, zeigt das Licht Wellenverhalten und wenn es mit Materie interagiert, ist es als Teilchen: das Photon.

Erläuterung

Die Reflexion und Brechung des Lichts sind Verhaltensweisen, die es hat, wenn es von einem Medium zum anderen übergeht. Dank des Reflexion sehen wir unsere Reflexion über polierte Metalloberflächen und Spiegel.

Kann Ihnen dienen: statischer StromAbbildung 3: Leichte Brechung

Die Brechung wird beobachtet, wenn ein Bleistift oder eine Stange durch teilweise in Wasser eingetauchter Wasser unterteilt zu sein scheinen, oder wir sehen sie einfach durch das Glas des Glass.

Figur 4. Die Brechung des Lichts, wenn Sie sich von der Luft zu verschiedenen Medien wie Glas und Wasser bewegen, da in jedem seine Richtung und Geschwindigkeit ändert. Quelle: Wikimedia Commons. Von Mehran Moghtadai - eigene Arbeit, CC von -SA 3.0.

Andererseits fährt das Licht in einer geraden Linie, was christliche Huygens auch beobachtet hatte, und es zu erklären. Huygens schlug Folgendes vor:

-Das Licht besteht aus einer flachen Wellenfront, die sich nach einer geraden Linie ausbreitet.

-Sowohl Reflexion als auch Brechung treten auf, da jede Wellenfront einem Blitzlicht äquivalent ist.

-Ein materielles Medium namens Äther ist erforderlich, damit sich das Licht ausbreitet, da das Geräusch die Luft zum Senden benötigt.

Huygens glaubte, dass das Licht eine Längswelle war, sowie der Klang, dessen Verhalten dank der Experimente von Robert Boyle (1627-1691) für die Zeit viel besser bekannt war. Dies spiegelte sich in seiner Arbeit mit dem Titel wider Lichtvertrag.

Viele Wissenschaftler suchten eifrig nach dem von Huygens vorgeschlagenen Äther, fanden ihn aber nie.

Und wie Newtons Korpuskulärtheorie auch Reflexion und Brechung erklärte, vorherrschte dies bis zum frühen neunzehnten Jahrhundert, als Thomas Young sein berühmtes Experiment durchführte.

Huygens -Prinzip

Um die Reflexion und Brechung des Lichts zu erklären, entwickelten Huygens eine geometrische Konstruktion genannt Huygens -Prinzip:

Jeder Punkt einer Wellenfront ist wiederum eine pünktliche Quelle, die auch sekundäre kugelförmige Wellen erzeugt.

Dies sind sphärische Wellen, weil wir annehmen, dass die Umgebung, in der sie reisen. An den Fronten oder Wellenflächen befinden sich alle Punkte im gleichen Schwingungszustand.

Kann dir dienen: Sonne

Aber wenn die Quelle weit genug ist, nimmt ein Beobachter fest, dass das Licht senkrecht zur Wellenfront in Richtung ist.

Dies geschieht mit den Strahlen aus einer relativ entfernten Quelle wie der Sonne.

Abbildung 5. Das Licht breitet sich in einer geraden Linie aus und senkrecht zu den Wellenfronten. Wenn die Quelle entfernt ist, werden die Fronten als Pläne angesehen. Quelle: f. Zapata.

Licht als elektromagnetische Welle

Dies ist eine Vorhersage der Gleichungen von James Clerk Maxwell (1831-1879) im 19. Jahrhundert. Wenn elektrische und magnetische Felder von der Zeit abhängen, sind sie so verbunden, dass einer von ihnen das andere erzeugt.

Gekoppelt sind die Felder wie eine elektromagnetische Welle, die sich auch im Vakuum ausbreiten kann.

Abbildung 6.- Eine elektromagnetische Welle, bestehend aus einem elektrischen Feld und einem anderen magnetischen, senkrecht zueinander. Wiederum bewegt sich die Welle senkrecht zu ihnen. Quelle: Wikimedia Commons.

Die elektrischen und magnetischen Felder sind senkrecht zueinander und die Richtung der Wellenausbreitung. Licht ist keine Längswelle, wie Huygens glaubte, sondern transversal.

Wenn Atome und Moleküle ihre Bestandteile der Elektronen neu anordnen. Von dort aus fährt das Licht mit konstanter Geschwindigkeit in die Leere des Raum.

Das sichtbare Licht nimmt einen kleinen Streifen von Frequenzen im elektromagnetischen Spektrum ein, da wir nur diejenigen sehen, denen das Auge empfindlich ist.

Beispiele für die korpuskuläre Theorie

Die wellige Natur des Lichts und seine geradlinige Ausbreitung wird in:

Kann Ihnen dienen: Was ist ein isothermaler Prozess?? (Beispiele, Übungen)

-Die Phänomene aller Arten von Wellen, dieses Licht ist ebenso in der Lage zu experimentieren, wie Polarisation, Interferenz, Beugung, Reflexion und Brechung.

-Die schillernden Farben, die in Dünnfilmen der Seife gebildet werden.

-Young's Experiment, in dem eine Wellenfront die beiden Schlitze beeinflusst, führt zu neuen Wellenfronten, die auf dem gegenüberliegenden Bildschirm kombiniert (stören). Es gibt ein charakteristisches Muster von hellen Bändern, die sich mit dunklen Bändern abwechseln.

Abbildung 7. Young's Double Slit Experiment. Quelle: Physik. Santillana Hypertext.

-Die Bildung von Schatten, die dunklen Bereiche, die auftreten, wenn ein Objekt zwischen dem Licht und unseren Augen steht. Wenn das Licht nicht geregelt ausbreiten würde, wäre es möglich, durch undurchsichtige Objekte zu sehen.

Anwendungen

Durch den Besitz von Wellenqualitäten hat das Licht unzählige Anwendungen:

Dünnfilme

Die zerstörerische Einmischung von Licht in dünnen Filmen - wie die oben genannten Seifenblasen - wird angewendet, um Anti -reflektierende Beschichtungen für Gläser für Gläser herzustellen.

Der Laser

Es ist eine intensive und kohärente Lichtquelle, die möglich war, sobald die Wellenpartikel Natur des Lichts verstanden wurde.

Holographie

Es ist eine Technik, bei der das Interferenzmuster eines dreidimensionalen Objekts auf einer flachen fotografischen Platte aufgezeichnet wird.

Dann beleuchtete die Plaque mit der entsprechenden Lichtquelle (normalerweise Laser) das dreidimensionale Bild des Objekts.

Polarimetrie

Es ist eine Technik, die die Polarisation von Licht verwendet, ein Phänomen, das entsteht, wenn das elektromagnetische Feld immer in die gleiche Richtung liegt.

Polarimetrie wird industriell angewendet, um die Bereiche zu kennen, in denen die Teile größere mechanische Anstrengungen erleben. Auf diese Weise werden die Design- und Baumaterialien optimiert.

Interferometrie

Interferometrie ist eine Technik, die das Phänomen der Lichtinterferenz verwendet. Es wird in der Astronomie verwendet, wenn Licht aus mehreren Teleskopen kombiniert wird, um ein Netzwerk mit einer größeren Auflösung zu bilden.

Es gilt sowohl für die Hochfrequenz (ein weiterer Bereich des elektromagnetischen Spektrums, der nicht sichtbar ist) als auch im optischen Bereich. Eine weitere Anwendung der Interferometrie ist die Erkennung von Rissen und Ausfällen in hergestellten Stücken.

Verweise

1. Figueroa, d. (2005). Serie: Physik für Wissenschaft und Ingenieurwesen. Band 7. Wellen und Quantenphysik. Herausgegeben von Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, d.  2006. Physik: Prinzipien mit Anwendungen. 6. Ed Prentice Hall.
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4. Romero, o. 2009. Physisch. Santillana Hypertext.
5. Serway, r. 2019. Physik für Wissenschaft und Ingenieurwesen. 10. Auflage. Band 2. Cengage.
6. Shipman, j. 2009. Eine Einführung in die Physik. Zwölfte Ausgabe. Brooks/Cole, Cengage Editions.
7. Wikipedia. Licht. Geborgen von: ist.Wikipedia.Org.