Principiul Huygens - ∀ x, y, z
| Acasă ≫ Infoteka ≫ Fizică ≫ Principiul Huygens |
Principiul Huygens |
| Comentarii: 0 | Fiecare punct de-a lungul căii de propagare a undelor poate fi considerat o sursă de unde secundare. Imaginează-ți un val la suprafața unui corp de apă. Cea mai ușoară modalitate, s-ar părea, este de a descrie mișcarea ondulatorie a apei pur mecanic - de a calcula forțele presiunii hidrodinamice care acționează de dedesubt asupra particulelor de pe suprafața apei și forțele de atracție gravitațională care le opun, efectul total al ceea ce duce la faptul că suprafața se balansează ritmic în sus și în jos. Cu toate acestea, la sfârșitul secolului al XVII-lea, fizicianul olandez Christian Huygens și-a imaginat imaginea valurilor într-un mod ușor diferit și, datorită acestuia, a dedus un principiu puternic care este la fel de aplicabil oricărui val, din valurile de la suprafața apei. la radiațiile gamma din galaxii îndepărtate. Sensul principiului lui Huygens este cel mai ușor de înțeles dacă ne imaginăm că creasta unui val de la suprafața apei a înghețat pentru o clipă. Acum imaginați-vă că în acest moment, de-a lungul întregului front de undă, se aruncă o piatră în fiecare punct al crestei, în urma căreia fiecare punct al crestei devine sursa unui nou val circular. Aproape peste tot, valurile nou excitate se anulează reciproc și nu apar la suprafața apei. Și numai de-a lungul frontului undei inițiale, undele mici secundare se amplifică reciproc și formează un nou front de undă, paralel cu cel anterior și la o anumită distanță de acesta. Conform acestei scheme, conform principiului Huygens, unda se propagă. Deci, de ce este utilă oamenilor de știință o viziune atât de aparent paradoxală asupra unui fenomen natural atât de comun precum propagarea undelor? Imaginează-ți ce se va întâmpla într-o coliziuneunde cu un obstacol în calea propagării sale. Să revenim la exemplul valurilor de la suprafața apei și să ne imaginăm că valul lovește un dig de beton la un unghi față de acesta. Conform principiului Huygens, din acele puncte ale frontului de undă care au căzut pe dig, undele secundare nu se vor propaga, dar din rest se vor propaga. Drept urmare, valul își va continua drumul și se va recupera în spatele digului. Adică, de fapt, atunci când se ciocnește de un obstacol, valul îl ocolește calm și orice marinar îți va confirma acest lucru. (Această proprietate a undelor se numește difracție.) |
 |
Huygens a fost condus la această descoperire de studiile sale în astronomie, pentru a căror dezvoltare a făcut multe, în special, devenind descoperitorul Titanului în 1655, cel mai mare satelit al lui Saturn. Se așteaptă ca stația spațială robotică Cassini de la NASA să ajungă la Saturn în 2004 și să trimită un lander pe suprafața Titanului pentru a studia compoziția atmosferei și a solului acestuia. Acest lander se numește „Huygens”. Acesta este modul în care știința își onorează fondatorii.
Principiul lui Huygens explică propagarea undelor, în concordanță cu legile opticii geometrice, dar nu poate explica fenomenele de difracție. Augustin Jean Fresnel a completat în 1815 principiul Huygens prin introducerea conceptelor de coerență și interferență a undelor elementare, ceea ce a făcut posibilă luarea în considerare pe baza principiului Huygens.— Fresnel și fenomene de difracție.
Principiul Huygens-Fresnel este formulat după cum urmează:
Gustav Kirchhoff a dat principiului lui Huygens o formă matematică riguroasă, arătând că poate fi considerat o formă aproximativă a unei teoreme numită teorema integrală a lui Kirchhoff.
Frontul de undă al unei surse punctuale într-un spațiu izotrop omogen este o sferă. Amplitudinea perturbației în toate punctele frontului de undă sferică care se propagă de la o sursă punctuală este aceeași.
O generalizare și dezvoltare ulterioară a principiului Huygens este formularea în termeni de integrale de cale, care servește drept bază a mecanicii cuantice moderne.