Huygen-ov princip valne analize pomaže vam razumjeti pokreti valova oko predmeta. Ponašanje valova ponekad može biti kontratuktivno. Lako je razmišljati o valovima kao da se oni kreću ravno, ali imamo dobre dokaze da to često jednostavno nije istina.
Na primjer, ako netko viče, zvuk se od te osobe širi u svim smjerovima. Ali ako su u kuhinji sa samo jednim vratima i viču, val koji ide prema vratima u blagovaonicu prolazi kroz ta vrata, ali ostatak zvuka udara u zid. Ako je blagovaonica u obliku slova L, a netko je u dnevnoj sobi koja je iza ugla i kroz druga vrata, i dalje će čuti viku. Ako bi se zvuk kretao ravno u pravcu osobe koja je vikala, to bi bilo nemoguće jer zvuk ne bi mogao kretati iza ugla.
Tim se pitanjem bavio Christiaan Huygens (1629-1695), čovjek koji je također bio poznat po stvaranju nekih od prvi mehanički satovi a njegov rad na ovom području imao je utjecaja na Sir Isaac Newton dok je razvijao svoju teoriju čestica svjetlosti.
Definicija principa Huygens
Huygensov princip valne analize u osnovi kaže da:
Svaka točka valnog fronta može se smatrati izvorom sekundarnih valnih pločica koje se šire u svim smjerovima brzinom jednakom brzini širenja valova.
To znači da kada imate val, možete vidjeti "rub" vala kao zapravo stvaranje niza kružnih valova. Ti se valovi kombiniraju u većini slučajeva samo za nastavak širenja, ali u nekim slučajevima postoje značajni opaženi efekti. Vodena fronta može se promatrati kao linija tangens na sve te kružne valove.
Ovi se rezultati mogu dobiti odvojeno od Maxwellovih jednadžbi, premda je Huygensov princip (koji je na prvom mjestu) koristan model i često je prikladan za proračun valnih pojava. Intrigantno je da je Huygensov rad prethodio radu iz James Clerk Maxwell otprilike dva stoljeća, a činilo se da to i predviđa, bez čvrste teorijske osnove koju je pružio Maxwell. Amperov zakon i Faradayev zakon predvidjeti da svaka točka u elektromagnetskom valu djeluje kao izvor kontinuiranog vala, što je potpuno u skladu s Huygensovom analizom.
Huygensovo načelo i difrakcija
Kad svjetlost prođe kroz otvor (otvor unutar pregrade), svaku točku svjetlosnog vala unutar otvora može se promatrati kao stvaranje kružnog vala koji se širi prema van otvor.
Otvor se stoga tretira kao stvaranje novog izvora valova, koji se širi u obliku kružne valne fronte. Sredina valne fronte ima veći intenzitet, pri čemu blijedi intenzitet kako se rubovi približavaju. Objašnjava difrakcija promatrano i zašto svjetlost kroz otvor ne stvara savršenu sliku otvora na ekranu. Rubovi se "šire" po ovom principu.
Primjer ovog načela na poslu uobičajen je u svakodnevnom životu. Ako je netko u drugoj sobi i zove prema vama, čini se da zvuk dopire s vrata (osim ako nemate vrlo tanke zidove).
Huygensovo načelo i promišljanje / lomljenje
Zakoni iz odraz a refrakcija se može izvesti iz Huygensova načela. Točke duž valovite fronte tretiraju se kao izvori duž površine refrakcijskog medija, kada se ukupni val savija na temelju novog medija.
Učinak refleksije i refrakcije je promjena smjera neovisnih valova koje emitiraju točkasti izvori. Rezultati rigoroznih izračuna identični su onima dobivenim iz Newtonove geometrijske optike (kao što je Snellov zakon refrakcija), koja je izvedena po principu čestice svjetlosti - premda je Newtonova metoda u svom objašnjenju manje elegantna difrakcija.
Uredio Anne Marie Helmenstine, dr. Sc.