Abhandlung über Licht -Treatise on Light

Abhandlung über Licht
Web Huygens690.jpg
Autor Christian Huygens
Sprache Französisch
Genre Optik
Veröffentlicht 1690

Abhandlung über Licht : In denen die Ursachen von dem , was bei Reflexion und Brechung auftritt , erklärt werden ( Französisch : Traité de la Lumière : Où font expliquées Les Causes de ce qui luy Arrival Dans la Reflexion & Dans la Refraction ) ist ein Buch von Dutch Universalgelehrter Christiaan Huygens , der 1690 auf Französisch veröffentlicht wurde. Das Buch beschreibt Huygens' Auffassung von der Natur des Lichts , die es ermöglicht, die Gesetze der geometrischen Optik zu erklären,wie sie in Descartes ' Dioptrique gezeigt werden , das Huygens ersetzen wollte.

Im Gegensatz zu Newtons rivalisierender Korpuskulartheorie , die in den Opticks vorgestellt wurde , stellte sich Huygens das Licht als eine unregelmäßige Reihe von Stoßwellen vor, die sich mit sehr großer, aber endlicher Geschwindigkeit durch den Äther fortbewegen, ähnlich wie Schallwellen . Darüber hinaus schlug er vor, dass jeder Punkt einer Wellenfront selbst der Ursprung einer sekundären Kugelwelle ist, ein Prinzip, das heute als Huygens-Fresnel-Prinzip bekannt ist . Das Buch gilt als Pionierwerk der theoretischen und mathematischen Physik und als erste mechanistische Darstellung eines unbeobachtbaren physikalischen Phänomens.

Überblick

Huygens' Ideen auf Licht auf die Eigenschaften der Linsen und deren Konfigurationen Titel in seiner nicht veröffentlichten Arbeit entstanden dioptrica , die 1672 das Problem der seltsamen Brechung des 1652 begann Island Kristall ein Rätsel in Bezug auf die Physik der geschaffenen Refraktion , dass Huygens wollte lösen. Huygens konnte dieses Problem schließlich 1677 mittels elliptischer Wellen lösen und bestätigte seine Theorie erst nach kritischen Reaktionen 1679 durch Experimente.

Seine Erklärung beruhte auf drei Hypothesen: (1) Es gibt im Inneren des Kristalls zwei Medien, in denen Lichtwellen verlaufen, (2) ein Medium verhält sich wie gewöhnlicher Äther und trägt den normal gebrochenen Strahl und (3) die Geschwindigkeit der Wellen in das andere Medium ist richtungsabhängig, so dass sich die Wellen nicht kugelförmig, sondern als Rotationsellipsoide ausdehnen; dieses zweite Medium trägt den abnormal gebrochenen Strahl. Durch das Studium der Symmetrie des Kristalls konnte Huygens die Richtung der Ellipsoidachse bestimmen und aus den Brechungseigenschaften des abnormalen Strahls das Verhältnis zwischen den Achsen bestimmen. Er berechnete die Brechung von Strahlen an anderen ebenen Abschnitten des Kristalls als den natürlichen Kristallseiten und überprüfte schließlich alle seine Ergebnisse experimentell.

Huygens beabsichtigte, seine Ergebnisse als Teil der Dioptrica zu veröffentlichen, beschloss jedoch in letzter Minute, seine Theorie vom Rest der Arbeit zu trennen, was den Übergang von der geometrischen Optik zur physikalischen Optik markierte .

Vermehrungsmedium

Ursprung von Lichtwellen, wie in der Abhandlung über das Licht gezeigt

Im ersten Kapitel beschreibt Huygens Licht als eine Störung, die sich in einem materiellen Medium unbekannter Natur bewegt, das er ätherisch nennt und das sich von dem unterscheidet, das Schall ausbreitet. Diese ätherische Materie besteht aus elastischen Materieteilchen, die nach Gesetzen, die er 1669 entdeckte, kollidieren. Im dritten Kapitel, Über die Brechung , hinterfragt er die Art und Weise, wie sich Licht in Flüssigkeiten und durchsichtigen Festkörpern ausbreitet. Bei ersterem ist es kein Problem, sich vorzustellen, dass sich Partikel in der Flüssigkeit bewegen und Lichtstörungen übertragen können.

Allerdings ist die Lichtausbreitung in Festkörpern wie Glas oder durchscheinenden Mineralien nicht so einfach zu erklären. Er hält die Struktur fester Materie für atomar: "Diese Festigkeit ist nicht so, wie es uns scheint, da diese Körper wahrscheinlich eher aus Teilchen zusammengesetzt sind, die nur nebeneinander angeordnet sind […], weil ihre Seltenheit [ihr geringe Dichte] erscheint durch die Leichtigkeit, mit der die Materie der Wirbel des Magneten sie durchdringt oder die Schwerkraft verursacht [...] Es bleibt also, dass es sich, wie gesagt, um Ansammlungen von Teilchen handelt, die sich berühren ohne einen zusammenhängenden Körper zu bilden." Die Lichtwellen können sich also von einem Teilchen zum anderen bewegen, ohne dass diese verschoben werden.

Eine zweite Betrachtungsweise des Problems des Eindringens von Licht in feste oder flüssige Stoffe besteht darin, dass nicht die Teilchen des transparenten Mediums das Licht durchlassen, sondern die Teilchen der ätherischen Materie, die die Zwischenräume der festen oder flüssigen Materie durchdringen. oder sogar ein Vakuum, da Licht durch das Vakuum hindurchtritt, das oben auf dem Barometer von Torricelli erzeugt wurde : „ Da transparente Körper so selten sind, wie wir gesagt haben, ist es leicht vorstellbar, dass sich die Wellen in der ätherischen Materie fortsetzen können, die die Zwischenräume der Teilchen." Schließlich betrachtet Huygens eine dritte Art der Ausbreitung, die eine Kombination der ersten beiden wäre.

Lichtgeschwindigkeit

Huygens greift die Zeitkonzeption von Pierre de Fermat auf . Er ist der Meinung, dass sich das "Schütteln", das Lichtwellen erzeugt, notwendigerweise mit endlicher Geschwindigkeit bewegt, auch wenn sie sehr hoch ist. Dieser Punkt ist sehr wichtig, da seine Demonstrationen auf der Äquivalenz von Fahrzeiten auf verschiedenen Wegen basieren.

Er berichtet, dass der dänische Astronom Ole Christensen Rømer ihm sagte, dass die Lichtgeschwindigkeit mindestens 100.000 Mal schneller als die Schallgeschwindigkeit und möglicherweise sechs Mal höher sei. Im letzteren Fall lag die von Rømer ermittelte Geschwindigkeit (214.000 km/s ) in der gleichen Größenordnung wie die heute zugelassene Lichtgeschwindigkeit.

Erbe

Wellenbrechung in der Art von Huygens

Huygens' Abhandlung über das Licht liefert eine qualitative Erklärung der Ausbreitung von sphärischen und ebenen Wellen und leitet daraus die Gesetze der Reflexion und Brechung ab. Obwohl die Vollständigkeit von Huygens' Analyse beeindruckend ist, konnte er den Effekt, den wir heute als Polarisation erkennen , nicht nachvollziehen , der auftritt, wenn der gebrochene Strahl durch einen zweiten Kristall gerichtet wird, dessen Orientierung variiert. Er ging auch nicht auf eine Reihe von Problemen ein, wie chromatische Aberration und Farbe , die beide von Newton erklärt wurden, obwohl er sie beim Bau seiner Teleskope erlebt hatte.

Huygens' Ideen werden von Augustin-Jean Fresnel in seinem Mémoire sur la Diffraction de la Lumière (1818) aufgegriffen und unabhängig entwickelt , um die Interferenz und Beugung von Licht zu erklären, was zum Huygens-Fresnel-Prinzip führt .

Siehe auch

Verweise

Externe Links