Teori penjelasan ringan yang bergelombang, aplikasi, contoh

Itu teori cahaya bergelombang Ini adalah teori yang berupaya menjelaskan sifat cahaya dan menganggap ini gelombang elektromagnetik. Itu diformulasikan pada tahun 1678 oleh fisikawan Belanda Christian Huygens, meskipun pada saat itu ia memiliki sedikit penerimaan oleh para ilmuwan lain.

Sepanjang sejarahnya, kemanusiaan selalu merasakan minat yang hidup dalam memahami cahaya, dan di setiap era, para ilmuwan dan pemikir menguraikan berbagai teori. Namun, teori bergelombang adalah yang menjelaskan dengan fenomena cahaya keberhasilan terbesar, seperti gangguan, yang terdiri dari tumpang tindih dua atau lebih gelombang di tempat ruang angkasa.

Gambar 1. Teori cahaya bergelombang diciptakan oleh fisikawan Belanda Christian Huygens pada tahun 1678. Sumber: f. Zapata.

Gangguan adalah fenomena yang hanya terjadi pada gelombang, bukan pada partikel (pada tingkat makroskopik).

[TOC]

Sejarah

Penemuan ilmiah abad kesembilan belas menyumbangkan bukti kuat yang mendukung teori bergelombang. Salah satunya adalah pola pita terang dan gelap yang ditemukan oleh fisikawan Inggris Thomas Young dalam percobaan celah ganda yang terkenal. Hanya gelombang yang mampu melakukan perilaku seperti itu (lihat Gambar 7).

Tetapi sebelum itu cahaya juga dianggap sebagai aliran partikel yang berasal dari objek: itu adalah teori sel-sel dari cahaya yang diusulkan oleh Isaac Newton (1642-1727), di antaranya Huygens lebih atau kurang kontemporer.

Gambar 2: Teori Huygens dan Einstein

Dengan teorinya yang sejati, Newton juga bisa dengan memuaskan menjelaskan fenomena sehari -hari seperti refraksi dan refleksi. Dan pada awal abad ke -20 temuan baru muncul mendukung teori ini.

Maka layak ditanyakan: apa cahaya akhirnya? Jawabannya bersifat ganda: saat merambat, cahaya menunjukkan perilaku gelombang dan saat berinteraksi dengan materi, ia melakukannya sebagai partikel: foton.

Penjelasan

Refleksi dan pembiasan cahaya adalah perilaku yang dimilikinya ketika melewati satu media ke media lainnya. Berkat refleksi, kami melihat refleksi kami pada permukaan logam dan cermin yang dipoles.

Dapat melayani Anda: listrik statisGambar 3: refraksi ringan

Pembiasan diamati ketika pensil atau batang tampaknya dibagi menjadi dua dengan sebagian terendam dalam air atau kita hanya melihatnya melalui gelas kaca.

Gambar 4. Pembiasan cahaya saat bergerak dari udara ke media yang berbeda, seperti kaca dan air, karena di masing -masing mengubah arah dan kecepatannya. Sumber: Wikimedia Commons. Oleh Mehran Moghtadai - Karya Sendiri, CC oleh -Sa 3.0.

Di sisi lain, cahaya bergerak dalam garis lurus, sesuatu yang juga telah diamati oleh Christian Huygens dan menjelaskannya. Huygens mengusulkan yang berikut:

-Cahaya terdiri dari bagian depan gelombang datar yang menyebar mengikuti garis lurus.

-Kedua refleksi dan refraksi terjadi karena setiap bagian depan gelombang setara dengan lampu petir.

-Media material yang disebut eter diperlukan, sehingga cahaya menyebar, karena suara membutuhkan udara untuk mentransmisikan.

Huygens percaya bahwa cahaya itu adalah gelombang longitudinal, serta suara, yang perilakunya jauh lebih dikenal untuk waktu berkat eksperimen Robert Boyle (1627-1691). Ini tercermin dalam karyanya yang berjudul Perjanjian Cahaya.

Banyak ilmuwan mencari dengan penuh semangat ke eter yang diusulkan oleh Huygens, tetapi tidak pernah menemukannya.

Dan karena teori sel -sel Newton juga menjelaskan refleksi dan pembiasan, ini berlaku sampai awal abad kesembilan belas, ketika Thomas Young melakukan eksperimen terkenalnya.

Prinsip Huygens

Untuk menjelaskan refleksi dan pembiasan cahaya, Huygens mengembangkan konstruksi geometris yang disebut Prinsip Huygens:

Titik mana pun dari bagian depan gelombang, pada gilirannya, adalah sumber waktu yang tepat yang juga menghasilkan gelombang bola sekunder.

Ini adalah gelombang bola, karena kami mengasumsikan bahwa lingkungan tempat mereka bepergian adalah homogen, sehingga sumber cahaya memancarkan sinar yang menyebar ke segala arah secara setara. Di permukaan depan atau gelombang, semua titik berada dalam keadaan getaran yang sama.

Dapat melayani Anda: matahari

Tetapi ketika sumbernya cukup jauh, seorang pengamat merasa bahwa cahaya bergerak ke arah tegak lurus terhadap bagian depan gelombang, yang dianggap sebagai pesawat karena jarak, dan juga melakukannya dalam garis lurus.

Ini terjadi dengan sinar dari sumber yang relatif jauh, seperti matahari.

Gambar 5. Cahaya menyebar dalam garis lurus dan tegak lurus terhadap bagian depan gelombang. Jika sumbernya jauh, bagian depan dipandang sebagai rencana. Sumber: f. Zapata.

Terang sebagai gelombang elektromagnetik

Ini adalah prediksi persamaan yang dibuat oleh James Clerk Maxwell (1831-1879) selama abad ke-19. Ketika medan listrik dan magnet bergantung pada waktu, mereka terkait sedemikian rupa sehingga salah satu dari mereka menghasilkan yang lain.

Ditambah, ladang bergerak seperti gelombang elektromagnetik yang mampu menyebar bahkan dalam ruang hampa.

Gambar 6.- Gelombang elektromagnetik, yang terdiri dari medan listrik dan magnetik lainnya, tegak lurus satu sama lain. Pada gilirannya, gelombang bergerak tegak lurus bagi mereka. Sumber: Wikimedia Commons.

Medan listrik dan magnet saling tegak lurus dan arah perambatan gelombang. Cahaya bukan gelombang longitudinal, seperti yang diyakini Huygens, tetapi transversal.

Saat atom dan molekul mengatur ulang elektron konstituennya memancarkan cahaya, jadi itu terjadi di bawah sinar matahari. Dari sana cahaya bergerak dalam kekosongan ruang dengan kecepatan konstan, ia tiba di bumi dan sedang dalam perjalanan ke media material, seperti udara dan air.

Cahaya yang terlihat menempati strip frekuensi kecil dalam spektrum elektromagnetik, karena kita hanya melihat yang di mana mata sensitif.

Contoh teori sel

Sifat cahaya yang bergelombang dan perambatan bujurnya terungkap dalam:

Dapat melayani Anda: apa itu proses isotermal? (Contoh, latihan)

-Fenomena dari semua jenis gelombang, bahwa cahaya sama -sama mampu bereksperimen, seperti polarisasi, gangguan, difraksi, refleksi dan refraksi.

-Warna -warna berwarna -warni yang terbentuk dalam film tipis sabun.

-Eksperimen Young, di mana bagian depan gelombang mempengaruhi dua celah, menimbulkan bagian depan gelombang baru yang menggabungkan (mengganggu) di layar yang berlawanan. Ada pola karakteristik pita terang bergantian dengan pita gelap.

Gambar 7. Eksperimen Celah Ganda Muda. Sumber: Fisika. Hypertext Santillana.

-Pembentukan bayangan, area gelap yang muncul ketika benda berdiri di antara cahaya dan mata kita. Jika cahaya tidak akan menyebar secara bujur.

Aplikasi

Dengan memiliki kualitas gelombang, lampu memiliki aplikasi yang tak terhitung jumlahnya:

Film tipis

Gangguan destruktif cahaya dalam film tipis - seperti gelembung sabun yang disebutkan di atas - diterapkan untuk memproduksi pelapis anti -reflektif untuk kacamata untuk kacamata.

Laser

Ini adalah sumber cahaya yang intens dan koheren, yang dimungkinkan untuk membangun setelah sifat cahaya-partikel cahaya dipahami.

Holografi

Ini adalah teknik di mana pola interferensi objek tiga dimensi direkam pada pelat fotografi datar.

Kemudian, plak dengan sumber cahaya yang sesuai (biasanya laser) menerangi gambar tiga dimensi objek.

Polarimetri

Ini adalah teknik yang memanfaatkan polarisasi cahaya, fenomena yang muncul ketika medan elektromagnetik selalu berkisar ke arah yang sama.

Polarimetri diterapkan secara industri untuk mengetahui area di mana potongan -potongan mengalami upaya mekanik yang lebih besar. Dengan cara ini desain dan bahan konstruksi dioptimalkan.

Interferometri

Interferometri adalah teknik yang menggunakan fenomena gangguan cahaya. Ini digunakan dalam astronomi saat menggabungkan cahaya dari beberapa teleskop, untuk membentuk jaringan dengan resolusi yang lebih besar.

Ini berlaku baik dalam frekuensi radio (wilayah lain dari spektrum elektromagnetik yang tidak terlihat), serta dalam kisaran optik. Aplikasi interferometri lainnya adalah dalam mendeteksi retakan dan kegagalan pada potongan yang diproduksi.

Referensi

1. Figueroa, d. (2005). Seri: Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 7. Gelombang dan fisika kuantum. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, d.  2006. Fisika: Prinsip dengan aplikasi. 6. Ed Prentice Hall.
3. Rex, a. 2011. Dasar -dasar fisika. Pearson.
4. Romero, o. 2009. Fisik. Hypertext Santillana.
5. Serway, r. 2019. Fisika untuk Sains dan Teknik. Ke -10. Edisi. Volume 2. Cengage.
6. Shipman, J. 2009. Pengantar Ilmu Fisik. Edisi Keduabelas. Brooks/Cole, Edisi Cengage.
7. Wikipedia. Lampu. Pulih dari: is.Wikipedia.org.