人が部屋の窓を開けると、そこから光が差し込んで空間に広がります。なぜこれが起こるのか知っていますか？これは、光が波の性質を持ち、あらゆる次元で部屋の周りに広がるという事実によるものです。これをよりよく理解するために、ホイヘンスの原理を見てみましょう。
つまり、ホイヘンスの原理は、主に光学における物理学の基本法則です。この概念によれば、真空または透明なマテリアル内の光の波面上のすべての点は、速度に応じた速度で全方向に広がることができるウェーブレットの新しい起点と見なすことができます。オランダの数学者で、物理学者であり天文学者でもあったクリスチャン ホイヘンスは、1690 年にこの仮説を提案しました。これは、多くの光学現象を研究するための重要かつ効果的な方法です。これは、質問への回答に役立ちます。
ホイヘンスの原理の定義
クリスチャン・ホイヘンスは、ホイヘンスの原理を定式化しました。光とその性質は 1678 年に変更されました。光が直進するという光の直線理論は、ご存知かもしれません。光学現象を研究するための最も重要な方法の 1 つは、ホイヘンスの原理です。この概念は、遠視野限界、近視野回折および反射における波動伝搬の問題を解決するために使用できる分析的アプローチです。
それによると、「波面上の各点は球状のウェーブレットを生成し、光の速度で前方に散乱します。」波面は、これらの球面ウェーブレットの合計によって形成されます。」
しかし、この説明は、屈折が最初に起こった理由を説明していません。第二に、光がその経路に沿ってエネルギーを伝達する方法を説明できませんでした。
ホイヘンス-フレネルの原理とも呼ばれるホイヘンスの原理は、次のような波の伝播挙動に焦点を当てています。
- 二次ソースは、元のソースのウェーブレットに匹敵するウェーブレットを生成します。
- 新しい波面は、任意の分における前方方向のウェーブレットの共通接線によって決定されます。
- 球面ウェーブレットの合計が波面です。
- しかし、全体の説明は、屈折が最初に起こった理由を説明していません。
- 第二に、光がその経路に沿ってエネルギーを伝達する方法を説明できませんでした。
ホイヘンス-フレネルの原理としても知られるホイヘンスの原理は、次のように波の伝播作用を強調しています。
- 二次ソースは、元のソースのウェーブレットに匹敵するウェーブレットを生成します。
- 新しい波面は、特定の瞬間における前方方向のウェーブレットの共通接線によって決定されます。
- 球面ウェーブレットの合計が波面です。
回折
障害物の周りで光が曲がることは、回折として知られています。これは単に、何らかの方法で光の流れを妨げることを意味します。回折パターンは、もう 1 つの関連するアイデアです。回折格子は、互いに異なる距離で配置された一連の平行スリットを有するスクリーンです。実際には、回折は一種の干渉です。波がエッジのバリアに衝突すると発生します。実質的にすべての光学現象は、光が特定のエッジまたはギャップを通過することを必要とします。これは、ほとんどすべての現象で回折が発生することを意味しますが、影響は小さいかもしれません。回折により、波はつまずきの周りを曲がります。回折は、特定のアイテムの構造を調査するために使用できます。逆方向に回って回折格子を逆にすることで、オブジェクトの性質についてさらに詳しく知ることもできます。
ホイヘンスの原理の長所と短所
長所
- ホイヘンスの概念は、光の屈折と反射を確立しました。
- ホイヘンスは、光の回折や干渉などのアイデアを確立しました。
短所
- ホイヘンスのアプローチは、発光、光吸収、光偏光などの概念を説明していません。
- ホイヘンスの前提では、光電効果は説明されませんでした。
- この仮説は、光の伝搬に不可欠なすべてに浸透する媒体として、発光性のいずれかを示唆していますが、これは重大な欠陥です。これは 20 世紀に反証されました。
結論
これは、光が波の性質を持ち、あらゆる次元で部屋の周りに広がるという事実によるものです。つまり、ホイヘンスの原理は、主に光学における物理学の基本法則です。それによると、「波面上の各点は、前方に光の速度で散乱する球状のウェーブレットを生成します」。球面ウェーブレットの合計が波面です。球状のウェーブレットの合計が波面です。障害物の周りで光が曲がることは、回折として知られています。 Werner Heisenberg は 1 年後の 1933 年にノーベル物理学賞を受賞しました。
