نظرية الموجة هيغنز الخفيفة

ال نظرية موجة الضوء تعرف هيغنز على أنها موجة تشبه الأمواج الصوتية أو الميكانيكية التي تحدث في الماء. من ناحية أخرى ، أكد نيوتن أن الضوء يتكون من جزيئات مادية أطلق عليها الجسيمات.

لطالما أثار الضوء اهتمام وفضول الإنسان. بهذه الطريقة ، منذ نشأتها ، كانت إحدى المشكلات الأساسية للفيزياء هي كشف أسرار الضوء.

لهذه الأسباب ، كانت هناك نظريات مختلفة على مر تاريخ العلوم لتفسير طبيعتها الحقيقية.

ومع ذلك ، لم يتم وضع أسس معرفة أعمق للضوء حتى نهاية القرن السابع عشر وبداية القرن الثامن عشر ، مع نظريتي إسحاق نيوتن وكريستيان هيجنز..

مبادئ نظرية موجة هيجنز للضوء

في عام 1678 ، صاغ كريستيان هيجنز نظرية موجة الضوء التي نشرها لاحقًا في عام 1690 في كتابه "أطروحة عن الضوء". 

اقترح الفيزيائي الهولندي أن الضوء ينبعث في كل الاتجاهات كمجموعة من الموجات تتحرك من خلال وسيط يسمى الأثير. بما أن الأمواج لا تتأثر بالجاذبية ، فقد افترضت أن سرعة الأمواج قد تقلصت عندما دخلت وسط كثيف.

أثبت نموذجه فائدته بشكل خاص في شرح قانون الانعكاس وانكسار سنيل ديكارت. كما شرح بشكل مرض ظاهرة الحيود.

استندت نظريته بشكل أساسي على مفهومين:

أ) تنبعث مصادر الضوء من الموجات ذات الشكل الكروي ، على غرار الموجات التي تحدث على سطح الماء. وبهذه الطريقة ، يتم تعريف أشعة الضوء بواسطة خطوط يكون اتجاهها عموديًا على سطح الموجة.

ب) كل نقطة من الموجة هي بدورها مركز باعث جديد للموجات الثانوية ، التي تنبعث بنفس التردد والسرعة التي تتميز بها الأمواج الأولية. لا يُنظر إلى ما لا نهاية للموجات الثانوية ، بحيث تكون الموجة الناتجة عن هذه الموجات الثانوية هي غلافها.

ومع ذلك ، فإن نظرية موجة هيغنز لم تكن مقبولة من قبل العلماء في وقته ، باستثناء بعض الاستثناءات القليلة مثل روبرت هوك.

سمعة نيوتن الهائلة والنجاح الكبير الذي توصل إليه ميكانيكا جنبا إلى جنب مع مشاكل لفهم مفهوم الأثير ، جعل معظم العلماء المعاصرين على حد سواء اختاروا النظرية الجسدية للفيزيائي الإنجليزي.

انعكاس

الانعكاس ظاهرة بصرية تحدث عندما تصطدم الموجة بشكل غير مباشر على سطح فاصل بين وسيطين وتخضع لتغيير الاتجاه ، وتعود إلى الوسيط الأول مع جزء من طاقة الحركة.

قوانين التأمل هي:

القانون الاول

تقع الأشعة المنعكسة ، والحادث والعادي (أو عمودي) ، في نفس المستوى.

القانون الثاني

قيمة زاوية السقوط هي بالضبط نفس قيمة زاوية الانعكاس.

مبدأ هيغنز يسمح لإظهار قوانين التفكير. يتم التحقق من أنه عندما تصل موجة إلى فصل الوسائط ، تصبح كل نقطة مصدرًا جديدًا ينبعث منها موجات ثانوية. واجهة الموجة المنعكسة هي غلاف الأمواج الثانوية. زاوية هذه الموجة الأمامية الثانوية المنعكسة هي بالضبط نفس زاوية الحادث.

الانكسار

ومع ذلك ، فإن الانكسار هو الظاهرة التي تحدث عندما تضرب الموجة بشكل غير مباشر الفجوة بين الوسائط ، والتي لها مؤشر انكسار مختلف..

عندما يحدث هذا ، تخترق الموجة وتنتقل بواسطة الثانية من المتوسط ​​مع جزء من طاقة الحركة. يحدث الانكسار نتيجة للسرعة المختلفة التي تنتشر بها الموجات في وسائط مختلفة.

قدم مبدأ هيغنز تفسيرا مقنعا حول الانكسار. تعمل النقاط على واجهة الموجة الواقعة على الحدود بين الوسيطين كمصادر جديدة لانتشار الضوء وبالتالي يتغير اتجاه الانتشار.

الحيود

الحيود هو ظاهرة مادية تميز الأمواج (تحدث في جميع أنواع الأمواج) والتي تتكون من انحراف الأمواج عندما يجدون عقبة في طريقهم أو تمر عبر شق.

يجب ألا يغيب عن البال أن الحيود لا يحدث إلا عندما يتم تشويه الموجة بسبب عائق تكون أبعاده مماثلة لطول الموجة..

توضح نظرية هيغنز أنه عندما يسقط الضوء على فتحة ، فإن جميع نقاط طائرتها تصبح مصادر ثانوية للانبعاثات ، كما سبق أن أوضحت سابقًا ، موجات جديدة تتلقى في هذه الحالة اسم الأمواج المنعكسة..

الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها لنظرية هيجنز

ترك مبدأ هيغنز سلسلة من الأسئلة دون إجابة. ادعاءه بأن كل نقطة من واجهة الموجة كانت بدورها مصدرًا لموجة جديدة ، ولم يوضح سبب انتشار الضوء للخلف وللأمام.

وبالمثل ، لم يكن تفسير مفهوم الأثير مرضيًا تمامًا وكان أحد الأسباب وراء عدم قبول نظريته في البداية.

استعادة نموذج الموجة

لم يكن حتى القرن 19 عندما تم استرداد نموذج الموجة. يرجع الفضل في ذلك بشكل أساسي إلى إسهامات توماس يونغ الذي تمكن من شرح جميع ظواهر الضوء على أساس أن الضوء هو موجة طولية.

على وجه الخصوص ، في عام 1801 قام بتجربته الشهيرة ذات الشق المزدوج. من خلال هذه التجربة ، اختبر يونغ نمطًا من التداخل في الضوء من مصدر ضوء بعيد عندما ينتشر بعد المرور عبر شقين.

وبالمثل ، أوضح يونغ من خلال نموذج الموجة انتثار الضوء الأبيض بألوان مختلفة من قوس قزح. لقد أظهر أنه في كل وسيط من الألوان التي تشكل الضوء لها تردد مميز وطول موجة.

وبهذه الطريقة ، وبفضل هذه التجربة ، أظهر طبيعة موجة الضوء.

ومن المثير للاهتمام ، مع مرور الوقت ، أثبتت هذه التجربة أنها أساسية لإظهار موجة ازدواجية الضوء من الجسيمات ، وهي سمة أساسية لميكانيكا الكم.

مراجع

1. بورك ، جون روبرت (1999). الفيزياء: طبيعة الأشياء. مكسيكو سيتي: محررو طومسون الدولية. 
2. "كريستيان هيجنز." موسوعة السيرة الذاتية العالمية. 2004. Encyclopedia.com. (14 ديسمبر 2012).
3. تبلر ، بول ألين (1994). الفيزياء. الطبعة الثالثة. برشلونة: Reverté.
4. تم تصحيح مبدأ انتشار موجة ديفيد أ. ميلر هيجنز ، Optics Letters 16 ، ص. 1370-2 (1991)
5. مبدأ هيجنز فريسنل (n.d.). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 1 أبريل ، 2018 ، من en.wikipedia.org.
6. الضوء (n. في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 1 أبريل ، 2018 ، من en.wikipedia.org.

7. تجربة يونغ (n.d.). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 1 أبريل 2018 من es.wikipedia.org.