Newton Huygens Optika 17 storoia antick a stredovek

Newton – 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 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 Lúč bieleho svetla § Biele svetlo je zložené zo svetiel rôznych farieb dúhy. § Svetlo danej farby sa už nedá rozložiť ďalším lomom. Sklenený hranol § Farby sú prvotné vlastnosti svetla. Tienidlo § Farby telies majú pôvod v schopnosti odrážať určitý druh svetla.

Newtonova teória farieb Ø nerovnaká veľkosť častíc svetla Ø najmenšie – fialové Ø najväčšie – červené Vlnenie éteru Ø po dopade na sklo rozkmitajú éter Ø odraz, prechod závisí od zhustenia – zriedenia éteru a od hrúbky vrstvy Ø vysvetlenie farieb tenkých vrstiev – Newtonove krúžky Tenká vrstva Dopadajúci svetelný lúč h

Rozvoj korpuskulárnej teórie svetla Jean Baptiste Biot (1774 – 1862) Pierre Simon Marquis de Laplace (1749 – 1827)

Vysvetlenie zákona lomu svetla Častica svetla Zakrivenie trajektórie Oblasť pôsobenia príťažlivých síl Pohyb po priamke

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 • 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 Elementárne sekundárne vlny Vlny v čase t + Δt Vlna v čase t

Vysvetlenie zákona lomu svetla z Huygensovho princípu vyplýva Dopadajúca vlna Dráhové rozdiely zákon lomu Elementárne vlnoplochy a Lomená vlna C 1 > C 2

Rozvoj vlnovej teórie svetla Thomas Young (1773 – 1829) Augustin Jean Fresnel (1788 – 1827)

Difrakcia svetla na štrbine § 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 Vlnová Rovinné vlny Veľkosť otvoru d dĺžka λ

Youngov dvojštrbinový experiment svetlé a tmavé prúžky na tienidle Interferencia svetelných vĺn Zdroj svetla Bodový zdroj Dva koherentné zdroje Tienidlo

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