TEORI GELOMBANG CAHAYA HUYGENS - FISIK - 2025

The teori gelombang cahaya Huygens didefinisikan cahaya sebagai gelombang, mirip dengan suara atau gelombang mekanik yang dihasilkan di dalam air. Di sisi lain, Newton menyatakan bahwa cahaya terdiri dari partikel material yang disebut sel.

Cahaya selalu membangkitkan minat dan keingintahuan manusia. Dengan cara ini, sejak permulaannya, salah satu masalah mendasar fisika adalah mengungkap misteri cahaya.

Christiaan huygens

Karena alasan ini, sepanjang sejarah sains, ada teori berbeda yang mencoba menjelaskan sifat aslinya.

Namun, baru pada akhir abad ketujuh belas dan awal abad kedelapan belas, dengan teori Isaac Newton dan Christiaan Huygens, fondasi untuk pemahaman yang lebih dalam tentang cahaya mulai diletakkan.

Prinsip teori gelombang cahaya Huygens

Pada 1678, Christiaan Huygens merumuskan teori gelombang cahaya, yang kemudian diterbitkan pada 1690 dalam Risalah tentang cahaya.

Fisikawan Belanda mengusulkan bahwa cahaya dipancarkan ke segala arah sebagai sekumpulan gelombang yang bergerak melalui medium yang disebutnya eter. Karena gelombang tidak terpengaruh oleh gravitasi, dia berasumsi kecepatan gelombang akan berkurang ketika memasuki medium yang lebih padat.

Modelnya sangat membantu dalam menjelaskan hukum refleksi dan refraksi Snell-Descartes. Ini juga menjelaskan fenomena difraksi dengan memuaskan.

Teorinya pada dasarnya didasarkan pada dua konsep:

a) Sumber cahaya memancarkan gelombang berbentuk bola, mirip dengan gelombang yang terjadi di permukaan air. Dengan cara ini, sinar cahaya ditentukan oleh garis-garis yang arahnya tegak lurus dengan permukaan gelombang.

b) Setiap titik gelombang pada gilirannya menjadi pusat pemancar baru untuk gelombang sekunder, yang dipancarkan dengan frekuensi dan kecepatan yang sama dengan karakteristik gelombang primer. Gelombang sekunder tidak terhingga tidak dirasakan, sehingga gelombang yang dihasilkan dari gelombang sekunder ini adalah selubungnya.

Namun, teori gelombang Huygens tidak diterima oleh para ilmuwan pada masanya, dengan beberapa pengecualian seperti Robert Hooke.

Gengsi Newton yang luar biasa dan kesuksesan besar yang dicapai oleh mekaniknya, bersama dengan masalah untuk memahami konsep eter, membuat sebagian besar ilmuwan kontemporer memilih teori sel fisikawan Inggris.

Refleksi

Refleksi adalah fenomena optik yang terjadi ketika gelombang datang secara miring pada permukaan pemisah antara dua media dan mengalami perubahan arah, dikembalikan ke medium pertama bersama-sama dengan sebagian energi gerakan.

Hukum refleksi adalah sebagai berikut:

Hukum pertama

Sinar pantul, kejadian dan normal (atau tegak lurus), terletak pada bidang yang sama.

Hukum kedua

Nilai sudut datang persis sama dengan nilai sudut refleksi.

Prinsip Huygens memungkinkan kita untuk mendemonstrasikan hukum refleksi. Diketahui bahwa ketika gelombang mencapai pemisahan media, setiap titik menjadi fokus pemancar baru yang memancarkan gelombang sekunder. Muka gelombang yang dipantulkan adalah selubung gelombang sekunder. Sudut muka gelombang sekunder yang dipantulkan ini persis sama dengan sudut datangnya.

Pembiasan

Namun, refraksi merupakan fenomena yang terjadi ketika gelombang secara miring menimpa celah antara dua media yang memiliki indeks bias berbeda.

Ketika ini terjadi, gelombang menembus dan ditransmisikan selama setengah detik bersama dengan sebagian energi gerakan. Refraksi terjadi sebagai konsekuensi dari kecepatan yang berbeda dimana gelombang merambat di media yang berbeda.

Contoh khas dari fenomena refraksi dapat diamati ketika sebuah benda (misalnya pensil atau bolpoin) dimasukkan sebagian ke dalam segelas air.

Prinsip Huygens memberikan penjelasan yang meyakinkan tentang refraksi. Titik-titik pada bagian depan gelombang yang terletak di batas antara dua media bertindak sebagai sumber baru perambatan cahaya dan dengan demikian arah perambatan berubah.

Difraksi

Difraksi adalah fenomena fisik khas dari gelombang (terjadi pada semua jenis gelombang) yang terdiri dari defleksi gelombang ketika menemui rintangan di jalurnya atau melewati celah.

Perlu diingat bahwa difraksi hanya terjadi jika gelombang terdistorsi oleh penghalang yang dimensinya sebanding dengan panjang gelombangnya.

Teori Huygens menjelaskan bahwa ketika cahaya jatuh pada suatu celah, semua titik di bidangnya menjadi sumber gelombang sekunder, memancarkan gelombang baru, seperti yang dijelaskan sebelumnya, yang dalam hal ini disebut gelombang terdifraksi.

Pertanyaan yang belum terjawab dari teori Huygens

Prinsip Huygens meninggalkan serangkaian pertanyaan yang tidak terjawab. Klaimnya bahwa setiap titik di muka gelombang pada gilirannya menjadi sumber gelombang baru gagal menjelaskan mengapa cahaya merambat ke belakang dan ke depan.

Demikian pula, penjelasan tentang konsep eter tidak sepenuhnya memuaskan dan merupakan salah satu alasan mengapa teorinya pada awalnya tidak diterima.

Pemulihan model gelombang

Model gelombang baru ditemukan pada abad ke-19. Ini terutama berkat kontribusi Thomas Young yang berhasil menjelaskan semua fenomena cahaya atas dasar bahwa cahaya adalah gelombang longitudinal.

Secara khusus, pada 1801 ia melakukan eksperimen celah ganda yang terkenal. Dengan percobaan ini, Young memverifikasi pola interferensi dalam cahaya dari sumber cahaya yang jauh ketika difraksi setelah melewati dua celah.

Dengan cara yang sama, Young juga menjelaskan melalui model gelombang hamburan cahaya putih dalam berbagai warna pelangi. Ia menunjukkan bahwa dalam setiap medium, setiap warna penyusun cahaya memiliki karakteristik frekuensi dan panjang gelombang.

Dengan cara ini, berkat eksperimen ini, dia mendemonstrasikan sifat gelombang cahaya.

Menariknya, seiring berjalannya waktu, eksperimen ini terbukti menjadi kunci untuk mendemonstrasikan dualitas gelombang sel darah, karakteristik fundamental dari mekanika kuantum.

Referensi

1. Burke, John Robert (1999). Fisika: sifat segala sesuatu. Mexico DF: Editor Thomson Internasional.
2. "Christiaan Huygens." Ensiklopedia Biografi Dunia. 2004. Encyclopedia.com. (14 Desember 2012).
3. Tipler, Paul Allen (1994). Fisik. Edisi ke-3. Barcelona: Saya terbalik.
4. Prinsip perambatan gelombang David AB Miller Huygens dikoreksi, Optics Letters 16, hal. 1370-2 (1991)
5. Huygens - Prinsip Fresnel (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 1 April 2018, dari en.wikipedia.org.
6. Terang (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 1 April 2018, dari en.wikipedia.org.

Percobaan Young (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 1 April 2018, dari es.wikipedia.org.