Das Wellentheorie des Lichts Es ist eine Theorie, die versucht, die Natur des Lichts zu erklären und dies als elektromagnetische Welle betrachtet. Es wurde 1678 vom niederländischen Physiker Christian Huygens formuliert, obwohl es zu dieser Zeit von anderen Wissenschaftlern wenig akzeptiert wurde.
Im Laufe ihrer Geschichte hatte die Menschheit immer ein großes Interesse daran, Licht zu verstehen, und in jedem Zeitalter entwickelten Wissenschaftler und Denker verschiedene Theorien. Die Wellentheorie ist jedoch diejenige, die die Phänomene des Lichts, wie z. B. Interferenz, die aus der Überlagerung von zwei oder mehr Wellen an einem Ort im Raum besteht, am genauesten erklärt..
Interferenz ist ein Phänomen, das nur in Wellen auftritt, nicht in Partikeln (auf makroskopischer Ebene)..
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Wissenschaftliche Entdeckungen im 19. Jahrhundert lieferten starke Belege für die Wellentheorie. Eines davon war das Muster aus hellen und dunklen Bändern, das der englische Physiker Thomas Young in seinem berühmten Doppelspaltexperiment gefunden hatte. Nur Wellen sind zu einem solchen Verhalten fähig (siehe Abbildung 7)..
Zuvor galt Licht aber auch als Teilchenstrom, der von Objekten ausging: Es ist die von Isaac Newton (1642-1727) vorgeschlagene korpuskuläre Lichttheorie, deren Huygens mehr oder weniger zeitgemäß war..
Mit seiner Korpuskulartheorie konnte Newton auch alltägliche Phänomene wie Brechung und Reflexion zufriedenstellend erklären. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts ergaben sich neue Erkenntnisse zugunsten dieser Theorie.
Dann lohnt es sich zu fragen: Was ist endlich Licht? Die Antwort ist dualer Natur: Wenn sich Licht ausbreitet, zeigt es Wellenverhalten und wenn es mit Materie interagiert, tut es dies als Teilchen: das Photon..
Reflexion und Brechung von Licht sind Verhaltensweisen, die Licht hat, wenn es von einem Medium zum anderen übergeht. Dank der Reflexion sehen wir unsere Reflexion auf polierten Metalloberflächen und Spiegeln.
Die Brechung wird beobachtet, wenn sich ein Bleistift oder Stab in zwei Teile zu teilen scheint, wenn er teilweise in Wasser getaucht ist, oder wenn wir sie einfach durch das Glas des Glases sehen.
Andererseits bewegt sich das Licht in einer geraden Linie, was auch Christian Huygens beobachtet und erklärt hatte. Huygens schlug Folgendes vor:
-Licht besteht aus einer flachen Wellenfront, die sich entlang einer geraden Linie ausbreitet.
-Sowohl Reflexion als auch Brechung treten auf, weil jede Wellenfront einem Lichtstrahl entspricht.
-Ein materielles Medium namens Äther ist erforderlich, damit sich Licht ausbreitet, genau wie Schall Luft benötigt, um übertragen zu werden.
Huygens glaubte, dass Licht eine Longitudinalwelle wie Schall war, deren Verhalten zu dieser Zeit dank der Experimente von Robert Boyle (1627-1691) viel besser bekannt war. So ließ er es in seiner Arbeit mit dem Titel verkörpert Abhandlung über Licht.
Viele Wissenschaftler suchten fleißig nach dem von Huygens vorgeschlagenen Äther, fanden ihn aber nie.
Und weil Newtons Korpuskulartheorie auch Reflexion und Brechung erklärte, setzte sie sich bis zum Beginn des 19. Jahrhunderts durch, als Thomas Young sein berühmtes Experiment durchführte..
Um die Reflexion und Brechung von Licht zu erklären, entwickelte Huygens eine geometrische Konstruktion namens Huygens-Prinzip::
Jeder Punkt auf einer Wellenfront ist wiederum eine Punktquelle, die auch sekundäre sphärische Wellen erzeugt.
Dies sind sphärische Wellen, da wir davon ausgehen, dass das Medium, in dem sie sich bewegen, homogen ist, sodass eine Lichtquelle Strahlen aussendet, die sich gleichmäßig in alle Richtungen ausbreiten. Auf Wellenfronten oder Oberflächen befinden sich alle Punkte im gleichen Schwingungszustand.
Wenn die Quelle jedoch weit genug entfernt ist, nimmt ein Beobachter wahr, dass sich das Licht in einer Richtung senkrecht zur Wellenfront bewegt, die aufgrund der Entfernung als Ebene wahrgenommen wird, und sich auch in einer geraden Linie bewegt..
Dies ist der Fall bei Strahlen von einer relativ weit entfernten Quelle wie der Sonne..
Dies ist eine Vorhersage der Gleichungen, die James Clerk Maxwell (1831-1879) im 19. Jahrhundert formuliert hat. Wenn die elektrischen und magnetischen Felder von der Zeit abhängen, sind sie so miteinander verbunden, dass einer von ihnen den anderen erzeugt.
Gekoppelt bewegen sich die Felder als elektromagnetische Welle, die sich auch im Vakuum ausbreiten kann.
Das elektrische und das magnetische Feld stehen senkrecht zueinander und zur Ausbreitungsrichtung der Welle. Licht ist keine Longitudinalwelle, wie Huygens glaubte, sondern eine Transversalwelle.
Wenn Atome und Moleküle ihre Elektronenbestandteile neu anordnen, emittieren sie Licht, wie dies in unserer Sonne der Fall ist. Von dort aus bewegt sich Licht mit konstanter Geschwindigkeit im Vakuum des Weltraums, erreicht die Erde und setzt seinen Weg durch materielle Medien wie Luft fort und Luft. Wasser.
Sichtbares Licht nimmt im elektromagnetischen Spektrum ein kleines Frequenzband ein, da wir nur diejenigen sehen, für die das Auge empfindlich ist.
Die Wellennatur des Lichts und seine geradlinige Ausbreitung sind dargestellt in:
-Die Phänomene aller Arten von Wellen, die das Licht gleichermaßen erfahren kann, wie Polarisation, Interferenz, Beugung, Reflexion und Brechung.
-Die schillernden Farben, die sich auf dünnen Seifenfilmen bilden.
-Youngs Experiment, bei dem eine Wellenfront auf die beiden Schlitze fällt und neue Wellenfronten entstehen, die sich auf dem gegenüberliegenden Bildschirm verbinden (stören). Dort bildet sich ein charakteristisches Muster aus hellen Bändern, die sich mit dunklen Bändern abwechseln..
-Die Bildung von Schatten, die dunklen Bereiche, die erscheinen, wenn ein Objekt zwischen das Licht und unsere Augen kommt. Wenn sich das Licht nicht geradlinig ausbreiten würde, wäre es möglich, durch undurchsichtige Objekte zu sehen.
Durch den Besitz von Wellenqualitäten hat Licht eine Vielzahl von Anwendungen:
Die zerstörerische Interferenz von Licht in dünnen Filmen - wie den oben genannten Seifenblasen - wird angewendet, um Antireflexbeschichtungen für Gläser herzustellen.
Es ist eine intensive und kohärente Lichtquelle, die aufgebaut werden konnte, sobald die Wellenpartikel-Natur des Lichts verstanden wurde..
Es ist eine Technik, bei der das Interferenzmuster eines dreidimensionalen Objekts auf einer flachen Fotoplatte aufgezeichnet wird.
Durch Beleuchten der Platte mit der geeigneten Lichtquelle (normalerweise Laser) wird dann das dreidimensionale Bild des Objekts rekonstruiert..
Es ist eine Technik, die die Polarisation von Licht nutzt, ein Phänomen, das auftritt, wenn das elektromagnetische Feld immer in die gleiche Richtung schwingt..
Die Polarimetrie wird industriell angewendet, um die Bereiche zu kennen, in denen die Teile einer größeren mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind. Auf diese Weise werden die Design- und Baumaterialien optimiert..
Die Interferometrie ist eine Technik, die das Phänomen der Lichtinterferenz nutzt. Es wird in der Astronomie verwendet, indem das Licht mehrerer Teleskope zu einem Netzwerk mit höherer Auflösung kombiniert wird.
Es wird sowohl in der Hochfrequenz (einem anderen Bereich des elektromagnetischen Spektrums, der nicht sichtbar ist) als auch im optischen Bereich angewendet. Eine weitere Anwendung der Interferometrie ist die Erkennung von Rissen und Fehlern in gefertigten Teilen..
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