Newton – Huygens

Newton – HuygensNewton – Huygens

Optika 17. storočia• antická a stredoveká geometrická optika• brusiči skla a optici – výroba ďalekohľadov,

mikroskopov, hranolov• vedecký experiment• niektorí bádatelia:

– Galilei, Kepler – zdokonalenie ďalekohľadu– Snellius, Descartes – zákon lomu, vysvetlenie

dúhy– Fermat, Leibniz – princíp najmenšieho času– Römer, Cassini – konečná rýchlosť svetla– Grimaldi, Bartholinus – ohyb svetla, dvojlom v

islandskom vápenci

Dve teórie svetlaDve teórie svetla

Newtonova časticová teória svetla

Huygensova vlnová teória svetla

Newtonova korpuskulárna teória

Isaac Newton (1643 – 1727)• anglický matematik a fyzik• zaoberal sa matematikou,

mechanikou, optikou• prínosy v optike:

– časticová teória svetla– sférická a chromatická

aberácia– zrkadlový ďalekohľad– disperzia svetla na hranole– teória farieb

• neskôr kompromisná teória – existencia éteru

Disperzia bieleho svetla na hranole

Biele svetlo je zložené zo svetiel rôznych farieb dúhy.

Svetlo danej farby sa už nedá rozložiť ďalším lomom.

Farby sú prvotné vlastnosti svetla.

Farby telies majú pôvod v schopnosti odrážať určitý druh svetla.

Sklenený hranol

Tienidlo

Lúč bieleho svetla

Newtonova teória farieb

h

Tenká vrstva

Dopadajúci svetelný lúč

Vlnenie éteru

nerovnaká veľkosť častíc svetla najmenšie – fialové najväčšie – červené po dopade na sklo rozkmitajú éter

odraz, prechod závisí od zhustenia – zriedenia éteru a od hrúbky vrstvy

vysvetlenie farieb tenkých vrstiev – Newtonove krúžky

Rozvoj korpuskulárnej teórie svetla

Jean Baptiste Biot (1774 – 1862) Pierre Simon Marquis de Laplace(1749 – 1827)

Vysvetlenie zákona lomu svetlaČastica svetla

Pohyb po priamke

Oblasť pôsobenia príťažlivých síl

Zakrivenie trajektórie

sin

sinrn

Huygensova undulačná teória

Christian Huygens (1629 – 1695)• holandský matematik a fyzik• vynikol v 3 oblastiach – optike,

mechanike a matematike• prínosy v optike:

– zdokonalenie šošovkového ďalekohľadu

– vlnová teória svetla – fyzika éteru

– Huygensov princíp– vysvetlenie odrazu, lomu svetla– dvojlom v islandskom vápenci– objav polarizácie svetla

• jeho úvahy uznané až v 19. stor.

Huygensov princíp – šírenie svetelných vĺn

Vlna v čase t

Vlny v čase t + Δt

Elementárne sekundárne

vlny

• každý bod vlnoplochy v čase t je zdrojom sekundárnych guľových vĺn s rovnakou rýchlosťou c – koherentné zdroje• vlnoplocha v čase t + Δt je daná ako obalová plocha týchto sekundárnych vĺn v čase t + Δt

Vysvetlenie zákona lomu svetla

Dopadajúca vlna

Lomená vlna

Elementárne vlnoplochy

z Huygensovho

princípu vyplýva

zákonlomu

a

C1 > C2

Dráhové rozdiely

Rozvoj vlnovej teórie svetla

Thomas Young (1773 – 1829) Augustin Jean Fresnel (1788 – 1827)

Difrakcia svetla na štrbine

Vlnová dĺžka λ

Rovinné vlny

vlnová dĺžka svetla λ ≈ veľkosť otvoru d svetelné vlnenie sa šíri aj za rohom otvoru – jav difrakcie sekundárne vlny sa po okrajoch zoslabujú, v strede zosilňujú

Veľkosť otvoru d

Youngov dvojštrbinový experiment

Zdroj svetla

Bodový zdroj Dva koherentné zdroje Tienidlo

svetlé atmavéprúžky

na tienidle

Interferenciasvetelných

vĺn

Úspechy a slabiny teórií svetla

Newtonova teória+ teória farieb+ vysvetlenie polarizácie+ vysvetlenie dvojlomu– interferencia– difrakcia– nesúlad s pokusom

(index lomu látky < 1)

Huygensova teória+ vysvetlenie difrakcie a

interferencie+ vlnové dĺžky farieb

spektra (Young)+ súlad s experimentom– polarizácia (pozdĺžne

vlnenie)– zlyhanie pri fotoefekte

Ďakujem Vám za pozornosť