Αρχή Huygens των δευτερευόντων κυματιδίων

Η θεωρία του Huygen μιλά για την κυματική φύση του φωτός. Ο Χάιγκεν βρήκε ένα λάθος με τη δήλωση του Νεύτωνα. Παρατηρώντας την εξάπλωση του φωτός μέσα από ένα σκοτεινό δωμάτιο όταν περνάει μέσα από ένα εμπόδιο, η ένταση του φωτός μειώνεται με την απόσταση της φωτεινής διαδρομής. Έτσι, ο Huygen πρότεινε ότι το φως έχει κυματική φύση, ο οποίος τελικά κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το φως διαθέτει και κυματική και σωματιδιακή φύση. Προχωρώντας περαιτέρω τις προτάσεις, η αρχή του Huygen για τα δευτερεύοντα κυματίδια μιλά για τα δευτερεύοντα κύματα που προέρχονται και κινούνται από τα πρωτεύοντα. Τα παραδείγματα αναφέρονται στην αρχή του Huygen για τα δευτερεύοντα κυματίδια.

Wavefront

• Σκεφτείτε μια δόνηση σε σταθερή συχνότητα

• Τα κύματα της δόνησης κινούνται προς την κατεύθυνση διάδοσης

• Υπάρχει ένα σύνολο σημείων ή θέσεων που βρίσκονται στην ίδια φάση ή σε ομοιομορφία μεταξύ τους

• Αυτά τα σημεία είναι τα μέτωπα κύματος των κυμάτων

Τύποι μετώπου κύματος

Υπάρχουν τρεις τύποι μετώπων κύματος. Είναι οι εξής.

1. Σφαιρικό μέτωπο κύματος

• Τα μέτωπα κύματος είναι σφαιρικά σαν ακριβείς κύκλοι

• Σχηματίζουν κυματίδια που είναι ορατά ως ομόκεντροι κύκλοι κυμάτων

• Για παράδειγμα, κυματισμοί στο νερό λόγω της διαταραχής ενός βότσαλου

2. Επίπεδο μέτωπο κύματος

• Τα επίπεδα μέτωπα κύματος είναι σαν ένα λεπτό τμήμα των σφαιρικών μετώπων κύματος

• Περνά ως γραμμικά κύματα

• Για παράδειγμα, τα μέτωπα κύματος του ηλιακού φωτός

3. Κυλινδρικά μέτωπα κύματος

• Τα κυλινδρικά μέτωπα κύματος είναι κυλινδρικά

• Έχουν εξίσου απομακρυσμένους ορίζοντες και στις δύο πλευρές των δευτερευόντων κυμάτων από το κέντρο των κυμάτων

• Για παράδειγμα, σχηματίζονται κυλινδρικά μέτωπα κύματος όταν ένα κύμα διέρχεται από μια στενή σχισμή

Αρχή του Huygen 

• Η αρχή του Huygen προτάθηκε από τους Christiaan Huygens και Augustin-Jean Fresnel

• Έτσι, η αρχή του Huygen για τα δευτερεύοντα κυματίδια αναφέρεται επίσης ως η αρχή Huygens-Fresnel

• Ασχολείται με την κίνηση των νέων κυμάτων που σχηματίζονται ως δευτερεύοντα από τα προηγούμενα κύματα

Η αρχή του Huygen για τα δευτερεύοντα κυματίδια:δήλωση

• Η αρχή του Huygen για τα δευτερεύοντα κυματίδια απεικονίζει ότι τα δευτερεύοντα κυματίδια ή οι δευτερεύουσες διαταραχές προέρχονται από οποιοδήποτε δεδομένο πιθανό σημείο κύματος

• Αυτοί οι μικροί δευτερεύοντες κυματισμοί εξαπλώνονται και προχωρούν με την ταχύτητα του μητρικού

• Σε οποιοδήποτε δεδομένο σημείο μετώπου κύματος, εμφανίζεται ένα νέο κυματίδιο και εξαπλώνεται προς τα εμπρός προς την εμπρόσθια κατεύθυνση της καθέτου που τραβιέται στο προηγούμενο μέτωπο κύματος

• Χρησιμοποιώντας την αρχή του Huygen για τα δευτερεύοντα κυματίδια, μπορούμε να προβλέψουμε τη θέση του νεοσχηματισμένου κυματιδίου

• Ο χρόνος που απαιτείται για να σχηματιστούν τα νέα κυματίδια από τα κύρια μέτωπα κύματος είναι σταθερός για κάθε σύνολο κυμάτων

Αρχή Huygens των δευτερευόντων κυματιδίων:παραδείγματα

Η αρχή Huygens-Fresnel όχι μόνο λέει ότι ένα νέο μέτωπο κύματος σχηματίζεται από το προηγουμένως υπάρχον αλλά επίσης, ανοίγει έναν δρόμο για την πρόβλεψη της θέσης του νέου κυματιδίου. Για εύκολη κατανόηση σε αυτήν την αρχή του Huygens των δευτερευόντων κυμάτων σημειώσεων UPSC, το ακόλουθο παράδειγμα θα βοηθούσε.

Στο νερό

• Σκεφτείτε να ρίξετε ένα βότσαλο ή να πιτσιλίσετε το νερό μία φορά σε ένα σημείο με την παλάμη σας

• Έχετε παρατηρήσει ποτέ τους σταθερούς κύκλους που σχηματίζονται στο νερό μετά από τέτοια αναστάτωση;

• Που απεικονίζει την κίνηση των κυμάτων και το σχηματισμό κυμάτων

• Μόλις το βότσαλο πέσει στο νερό, σχηματίζεται ο πρώτος κύκλος του κύματος που κινείται προς τα έξω από το σημείο επαφής του βότσαλου. Θεωρείται ως η προς τα εμπρός κατεύθυνση

• Αυτό το προερχόμενο κύμα διαταράσσει την κοντινή επιφάνεια του νερού και σχηματίζει ένα νέο σύνολο κυμάτων που εφάπτονται στο κύριο μέτωπο κύματος

• Αυτά τα νέα κύματα είναι τα δευτερεύοντα κύματα ή οι δευτερεύουσες διαταραχές

• Τα δευτερεύοντα κυματίδια κινούνται επίσης προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός, όπως και το πρωτεύον κύμα

• Το δευτερεύον κυματίδιο ξεκινά προς την εμπρός κατεύθυνση, κατά μήκος της κάθετης γραμμής που σχεδιάζεται σε οποιοδήποτε δεδομένο σημείο μετώπου κύματος

• Σε κάθε μέτωπο κύματος, ξεκινά ένα ημικυκλικό κύμα

• Έτσι, ένα σύνολο ομόκεντρων κύκλων διαταραχών κυμάτων αυξάνεται με την ταχύτητα των πρωτευόντων μετώπων κύματος

• Όλα αυτά τα κυματίδια καθιζάνουν αργά μετά από κάποιο χρονικό διάστημα.

Για ήχο

• Φανταστείτε ένα τραγούδι να παίζει μέσα σε ένα δωμάτιο

• Εφαρμόζοντας την αρχή του Huygens για τα δευτερεύοντα κυματίδια σε ηχητικά κύματα, δεν θα ακούσετε το τραγούδι καθαρά μέχρι να σταθείτε μπροστά στην πόρτα

• Οφείλεται στο ότι τα νεοσυσταθέντα κυματίδια δεν έχουν τρόπο να περάσουν στον τοίχο

• Έτσι, τα κυματίδια διαφεύγουν μόνο από την πόρτα και το τραγούδι ακούγεται μόνο όταν στέκεται μπροστά στην πόρτα

Για φως

• Στην περίπτωση των κυμάτων φωτός, η ένταση του φωτός μειώνεται όταν διασχίζει ένα εμπόδιο σαν ένα μικρό άνοιγμα

• Έτσι, τα δευτερεύοντα κυματίδια εμποδίζονται να κινηθούν από το εμπόδιο που είναι τοποθετημένο εκεί

• Τα κυματίδια προχωρούν μόνο μέσω της ανοιχτής σχισμής

Συμπέρασμα

Η αρχή του Huygen για τα δευτερεύοντα κυματίδια δείχνει ότι τα δευτερεύοντα κυματίδια προέρχονται από το προηγουμένως σχηματισμένο μέτωπο κύματος. Τα νέα κυματίδια κινούνται προς την εμπρός κατεύθυνση κατά μήκος της εφαπτομενικής γραμμής που χαράσσεται σε οποιοδήποτε σημείο του μετώπου κύματος.

Η αρχή του Huygen για τα δευτερεύοντα κυματίδια περιγράφει λεπτομερώς τα παραδείγματα και τη σημασία της αρχής. Η αρχή του Huygen για τα δευτερεύοντα κυματίδια, στα παραδείγματα περιλαμβάνει κυματισμούς στο νερό λόγω διαταραχής των βότσαλων, διάδοση του φωτός μέσω μιας σχισμής σε ένα σκοτεινό δωμάτιο, μειωμένη ένταση των ηχητικών κυμάτων, ταξίδι μέσω ενός στενού ανοίγματος κ.λπ.