光の波動理論ホイヘンスは、光を水中で生成される音や機械的な波に似た波として定義しました。一方、ニュートンは、光は彼が小体と呼んだ物質粒子で構成されていると主張しました。
光は常に人間の興味と好奇心を刺激してきました。このように、創設以来、物理学の根本的な問題の1つは、光の謎を明らかにすることでした。
クリスティアン・ホイヘンス
これらの理由により、科学の歴史を通じて、その真の性質を説明しようとするさまざまな理論がありました。
しかし、17世紀後半から18世紀初頭にかけて、アイザックニュートンとクリスチャンホイヘンスの理論が登場して初めて、光をより深く理解するための基礎が築かれ始めました。
ホイヘンスの原理波動光理論
1678年、クリスティアンホイヘンスは彼の光の波動理論を策定しました。これは、1690年に彼の 『光に関する論文』で発表しました。
オランダの物理学者は、エーテルと呼ばれる媒体を通過する一連の波として光が全方向に放射されることを提案しました。波は重力の影響を受けないため、密度の高い媒質に入ると波の速度が低下すると想定しました。
彼のモデルは、反射と屈折のスネルデスカルテスの法則を説明するのに特に役立ちました。また、回折現象についても十分に説明されています。
彼の理論は基本的に2つの概念に基づいていました：
a）光源は、水面で発生する波に似た球形の波を放出します。このようにして、光線は波の表面に対して垂直な方向を持つ線によって定義されます。
b）波の各ポイントは、2次波の新しい放出中心になり、1次波の特性と同じ周波数と速度で放出されます。二次波の無限は知覚されないので、これらの二次波から生じる波はそれらの包絡線です。
しかし、ホイヘンスの波動理論は、当時の科学者には受け入れられませんでした。
ニュートンの大きな威信と彼の力学が達成した大成功、およびエーテルの概念を理解するための問題により、現代の科学者のほとんどは、両方とも英国の物理学者の粒子論を選択しました。
反射
反射は、波が2つの媒体間の分離面に斜めに入射し、方向が変化して、運動のエネルギーの一部とともに最初の媒体に戻るときに発生する光学現象です。
反射の法則は次のとおりです。
第一法
反射光線、入射、および法線（または垂直）は、同じ平面にあります。
第二法則
入射角の値は、反射角の値とまったく同じです。
ホイヘンスの原則により、反省の法則を示すことができます。波が媒体の分離に到達すると、各点が2次波を放出する新しいエミッターフォーカスになることがわかります。反射波面は二次波のエンベロープです。この反射された二次波面の角度は、入射角とまったく同じです。
屈折
ただし、屈折とは、屈折率の異なる2つの媒質の隙間に斜めに波が入射したときに発生する現象です。
これが発生すると、波が浸透し、ムーブメントのエネルギーの一部とともに0.5秒間送信されます。屈折は、波が異なる媒体を伝播する速度が異なる結果として発生します。
屈折現象の典型的な例は、オブジェクト（たとえば、鉛筆やボールペン）が水の入ったグラスに部分的に挿入されたときに観察できます。
ホイヘンスの原理は屈折について説得力のある説明を提供しました。2つの媒体の境界にある波面上の点は、新しい光の伝播源として機能し、伝播の方向が変化します。
回折
回折は、波の特徴的な物理現象であり（すべてのタイプの波で発生します）、パスで障害物に遭遇したり、スリットを通過したときの波の偏向で構成されます。
回折が起こるのは、その波長に匹敵する大きさの障害物によって波が歪められた場合のみであることを覚えておいてください。
ホイヘンスの理論は、光がスリットに当たると、その平面内のすべての点が波の2次ソースになり、前述のように新しい波を放出することを説明しています。この波は、この場合、回折波と呼ばれます。
ホイヘンス理論の未回答の質問
ホイヘンスの原則は、一連の疑問を未解決のままにしました。波面の各点が今度は新しい波の発生源であるという彼の主張は、光が後方と前方の両方に伝播する理由を説明できませんでした。
同様に、エーテルの概念の説明は完全に満足できるものではなく、彼の理論が最初に受け入れられなかった理由の1つでした。
波モデルの復元
波モデルが復元されたのは19世紀まででした。それは主に光が縦波であることに基づいて光のすべての現象を説明することに成功したトーマス・ヤングの貢献のおかげでした。
具体的には、1801年に彼は有名な二重スリット実験を行いました。この実験で、ヤングは、2つのスリットを通過した後に回折したときに、遠方の光源からの光の干渉パターンを検証しました。
同じように、ヤングはまた、波のモデルを用いて、虹のさまざまな色の白色光の散乱を説明しました。彼は、それぞれの媒体において、光を構成するそれぞれの色が固有の周波数と波長を持っていることを示しました。
このように、この実験のおかげで、彼は光の波の性質を実証しました。
興味深いことに、時間の経過とともに、この実験は量子力学の基本的な特性である光の小波の双対性を実証するための鍵となりました。
参考文献
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