Principiul analizei valurilor Huygen vă ajută să înțelegeți mișcări de valuri în jurul obiectelor. Comportamentul undelor poate fi uneori contraintuitiv. Este ușor să ne gândim la valuri ca și cum ele se mișcă doar în linie dreaptă, dar avem dovezi bune că acest lucru este adesea pur și simplu nu este adevărat.
De exemplu, dacă cineva strigă, sunetul se răspândește în toate direcțiile de la acea persoană. Dar dacă sunt într-o bucătărie cu o singură ușă și strigă, valul care se îndreaptă spre ușă în sufragerie trece prin acea ușă, dar restul sunetului lovește peretele. Dacă sala de mese este în formă de L, iar cineva se află într-o cameră de zi care este în jurul unui colț și printr-o altă ușă, va auzi în continuare strigătele. Dacă sunetul s-ar muta în linie dreaptă de la persoana care a strigat, acest lucru ar fi imposibil, deoarece nu ar exista nicio cale pentru ca sunetul să se deplaseze după colț.
Această întrebare a fost abordată de Christiaan Huygens (1629-1695), un bărbat care a fost cunoscut și pentru crearea unora dintre
primele ceasuri mecanice iar activitatea sa în acest domeniu a influențat Sir Isaac Newton pe măsură ce își dezvolta teoria particulelor asupra luminii.Principiul definiției lui Huygens
Principiul analizei valurilor lui Huygens afirmă, în principiu, că:
Fiecare punct al unui front de undă poate fi considerat sursa de undele secundare care se răspândesc în toate direcțiile cu o viteză egală cu viteza de propagare a undelor.
Ceea ce înseamnă asta este că, atunci când ai o undă, poți vedea „marginea” undei ca de fapt creând o serie de unde circulare. Aceste valuri se combină în majoritatea cazurilor pentru a continua doar propagarea, dar în unele cazuri, există efecte observabile semnificative. Frontfront-ul poate fi privit ca linie tangentă la toate aceste valuri circulare.
Aceste rezultate pot fi obținute separat de ecuațiile lui Maxwell, deși principiul lui Huygens (care a venit primul) este un model util și este deseori convenabil pentru calcularea fenomenelor de undă. Este intrigant că opera lui Huygens a precedat-o pe cea a lui James Clerk Maxwell de vreo două secole și părea totuși să o anticipeze, fără baza solidă teoretică pe care Maxwell a oferit-o. Legea lui Ampere și Legea lui Faraday prezice că fiecare punct dintr-o undă electromagnetică acționează ca o sursă a undei continue, care este perfect în conformitate cu analiza lui Huygens.
Principiul și difracția lui Huygens
Când lumina trece printr-o deschidere (o deschidere în interiorul unei bariere), fiecare punct al undei de lumină în interiorul diafragmei poate fi privit ca creând o undă circulară care se propagă spre exterior din deschidere.
Prin urmare, diafragma este tratată ca o creare a unei noi surse de undă, care se propagă sub formă de undă circulară. Centrul frontului de undă are o intensitate mai mare, cu o intensitate decolorată pe măsură ce marginile sunt apropiate. Ea explică difracţie observat și de ce lumina printr-o diafragmă nu creează o imagine perfectă a diafragmei pe un ecran. Marginile „se întind” pe baza acestui principiu.
Un exemplu al acestui principiu la locul de muncă este comun în viața de zi cu zi. Dacă cineva se află într-o altă cameră și sună spre tine, sunetul pare să vină de la ușă (dacă nu ai pereți foarte subțiri).
Principiul și reflecția / refracția lui Huygens
Legile din reflecţie iar refracția poate fi atât derivată din principiul lui Huygens. Punctele de-a lungul feței de undă sunt tratate ca surse de-a lungul suprafeței mediului de refracție, moment în care unda totală se îndoaie pe baza noului mediu.
Efectul atât de reflecție cât și de refracție este de a schimba direcția undelor independente emise de sursele punctului. Rezultatele calculelor riguroase sunt identice cu cele obținute din optica geometrică a lui Newton (cum ar fi legea lui Snell din refracție), care a fost derivată sub un principiu de particule de lumină - deși metoda lui Newton este mai puțin elegantă în explicația sa difracţie.
Editat de Anne Marie Helmenstine, Ph. D.