Teoria das Ondas da Luz Huygens

A teoria das ondas de luz de Huygens define a luz como uma onda, similar às ondas sonoras ou mecânicas produzidas na água. Por outro lado, Newton afirmou que a luz era formada por partículas materiais às quais ele denominava corpúsculos.

A luz sempre despertou o interesse e a curiosidade do ser humano. Desta forma, desde a sua criação, um dos problemas fundamentais da física tem sido desvelar os mistérios da luz.

b) Cada ponto de uma onda é, por sua vez, um novo centro emissor de ondas secundárias, emitidas com a mesma frequência e velocidade que caracterizaram as ondas primárias. O infinito das ondas secundárias não é percebido, de modo que a onda resultante dessas ondas secundárias é seu envelope.

No entanto, a teoria das ondas de Huygens não foi aceita pelos cientistas de seu tempo, exceto por algumas exceções, como as de Robert Hooke.

O enorme prestígio de Newton e o grande sucesso que atingiu sua mecânica junto com os problemas para entender o conceito do éter, fizeram que a maioria dos cientistas contemporâneos optassem pela teoria corpuscular do físico inglês.

Reflexão

A reflexão é um fenômeno óptico que ocorre quando uma onda atinge obliquamente uma superfície de separação entre dois meios e sofre uma mudança de direção, retornando ao primeiro meio juntamente com parte da energia do movimento.

As leis da reflexão são as seguintes:

Primeira lei

O raio refletido, o incidente e o normal (ou perpendicular), estão localizados no mesmo plano.

Segunda lei

O valor do ângulo de incidência é exatamente o mesmo que o do ângulo de reflexão.

O princípio da Huygens permite demonstrar as leis da reflexão. Verifica-se que quando uma onda atinge a separação da mídia, cada ponto se torna uma nova fonte emissora emitindo ondas secundárias. A frente de onda refletida é o envelope das ondas secundárias. O ângulo dessa frente de onda secundária refletida é exatamente igual ao ângulo de incidência.

Refração

No entanto, refração é o fenômeno que ocorre quando uma onda atinge obliquamente uma lacuna entre dois meios, que têm um índice de refração diferente.

Quando isso acontece, a onda penetra e é transmitida pelo segundo meio junto com parte da energia do movimento. A refração ocorre como consequência da velocidade diferente com que as ondas se propagam nos diferentes meios.

Um exemplo típico do fenômeno da refração pode ser observado quando um objeto é parcialmente introduzido (por exemplo, uma caneta ou uma caneta) em um copo de água.

O princípio da Huygens forneceu uma explicação convincente sobre a refração. Os pontos na frente de onda localizados no limite entre os dois meios atuam como novas fontes de propagação de luz e, portanto, a direção da propagação muda.

Difração

A difração é um fenômeno físico característico das ondas (ocorre em todos os tipos de ondas) que consiste no desvio das ondas quando elas encontram um obstáculo em seu caminho ou passam por uma fenda.

Deve-se ter em mente que a difração ocorre apenas quando a onda é distorcida devido a um obstáculo cujas dimensões são comparáveis ​​ao seu comprimento de onda.

A teoria de Huygens explica que quando a luz cai sobre uma fenda todos os pontos de seu plano se convertem em fontes secundárias de ondas emitindo, como já se explicou anteriormente, novas ondas que neste caso recebem o nome de ondas difratadas.

As perguntas não respondidas da teoria de Huygens

O princípio de Huygens deixou uma série de perguntas sem resposta. Sua afirmação de que cada ponto de uma frente de onda era, por sua vez, uma fonte de uma nova onda, não explicou por que a luz se propaga para frente e para trás.

Da mesma forma, a explicação do conceito de éter não foi inteiramente satisfatória e foi uma das razões pelas quais sua teoria inicialmente não foi aceita.

Recuperação do modelo de onda

Não foi até o século 19, quando o modelo de onda foi recuperado. Foi principalmente graças às contribuições de Thomas Young, que conseguiu explicar todos os fenômenos da luz com base em que a luz é uma onda longitudinal.

Em particular, em 1801 ele fez sua famosa experiência de dupla fenda. Com esse experimento, Young testou um padrão de interferência na luz de uma fonte de luz distante quando difratou depois de passar por duas fendas.

Da mesma forma, Young também explicou através do modelo de onda a dispersão da luz branca nas diferentes cores do arco-íris. Ele mostrou que em cada meio cada uma das cores que compõem a luz tem uma freqüência e um comprimento de onda característicos.

Desta forma, graças a essa experiência, ele demonstrou a natureza ondulatória da luz.

Curiosamente, com o passar do tempo, esse experimento provou ser fundamental para demonstrar a dualidade da onda de luz do corpúsculo, uma característica fundamental da mecânica quântica.