Prinsip Huygens beserta Contohnya

Gambar di bawah menunjukkan contoh sederhana Prinsip Huygens tentang difraksi. Prinsip ini dapat ditunjukkan dengan persamaan di bawah ini:

s = vt, dimana s adalah jarak, v adalah kecepatan , dan t adalah waktu.

prinsip Huygen
prinsip Huygen

Setiap titik pada muka gelombang memancarkan gelombang dengan kecepatan, v. Gelombang yang dipancarkan yang berbentuk setengah lingkaran, dan terjadi pada t, waktu kemudian. Muka gelombang baru bersinggungan dengan wavelet. Prinsip ini bekerja untuk semua jenis gelombang, bukan hanya gelombang cahaya. Prinsipnya adalah membantu dalam menggambarkan refleksi, refraksi dan gangguan. menunjukkan secara visual bagaimana Prinsip Huygens dapat digunakan untuk menjelaskan refleksi, dan menunjukkan bagaimana hal itu bisa diterapkan pembiasan.

Contoh

Prinsip ini sebenarnya sesuatu yang telah Anda lihat atau sering dialami, tetapi hanya tidak menyadari. Meskipun prinsip ini berlaku untuk semua jenis gelombang, lebih mudah untuk menjelaskan dengan menggunakan gelombang suara, karena gelombang suara memiliki panjang gelombang yang lebih panjang. Jika seseorang bermain musik di kamar mereka, dengan pintu tertutup, Anda mungkin tidak dapat mendengarnya sambil berjalan melewati ruangan. Namun, jika orang itu di mana untuk membuka pintu mereka saat bermain musik, Anda bisa mendengar tidak hanya ketika langsung di depan pintu dibuka, tetapi juga pada jarak yang cukup jauh menyusuri lorong untuk kedua sisi. adalah efek langsung dari difraksi. Ketika cahaya melewati bukaan yang lebih kecil, yang disebut celah, prinsip Huygens menunjukkan bahwa cahaya melengkung mirip dengan cara suara tidak, hanya pada skala yang lebih kecil. Kami akan memeriksa di kemudian atom difraksi celah tunggal dan difraksi celah ganda, tapi untuk saat ini hanya penting bahwa kita memahami konsep dasar difraksi.

Sejarah

Difraksi gelombang bidang ketika lebar celah sama dengan panjang gelombang

Pada tahun 1678, Huygens mengusulkan bahwa setiap titik yang dicapai gangguan bercahaya menjadi sumber gelombang bola; jumlah gelombang sekunder ini menentukan bentuk gelombang pada waktu berikutnya. Dia berasumsi bahwa gelombang sekunder hanya bergerak ke arah “maju” dan tidak dijelaskan dalam teori mengapa hal ini terjadi. Dia mampu memberikan penjelasan kualitatif tentang perambatan gelombang linier dan bola, dan untuk mendapatkan hukum refleksi dan refraksi menggunakan prinsip ini, tetapi tidak dapat menjelaskan penyimpangan dari propagasi bujursangkar yang terjadi ketika cahaya bertemu dengan tepi, lubang dan layar, yang umumnya dikenal sebagai efek difraksi . Resolusi dari kesalahan ini akhirnya dijelaskan oleh David AB Miller pada tahun 1991. Resolusi tersebut adalah bahwa sumbernya adalah dipol (bukan monopole yang diasumsikan oleh Huygens), yang membatalkan ke arah yang dipantulkan.

Pada tahun 1818, Fresnel menunjukkan bahwa prinsip Huygens, bersama dengan prinsip interferensinya sendiri dapat menjelaskan perambatan cahaya bujursangkar dan juga efek difraksi. Untuk mendapatkan persetujuan dengan hasil eksperimen, ia harus memasukkan asumsi arbitrer tambahan tentang fase dan amplitudo gelombang sekunder, dan juga faktor obliquity. Asumsi ini tidak memiliki dasar fisik yang jelas tetapi mengarah pada prediksi yang sesuai dengan banyak pengamatan eksperimental, termasuk titik Arago .

Poisson adalah anggota Akademi Prancis, yang meninjau pekerjaan Fresnel. Dia menggunakan teori Fresnel untuk memprediksi bahwa titik terang seharusnya muncul di tengah bayangan cakram kecil, dan menyimpulkan bahwa teori itu salah. Namun, Arago, anggota panitia yang lain, melakukan eksperimen dan menunjukkan bahwa prediksi tersebut tepat. (Lisle telah mengamati ini lima puluh tahun sebelumnya. ) Ini adalah salah satu investigasi yang mengarah pada kemenangan teori gelombang cahaya atas teori sel yang dominan saat itu.