Tratado sobre a Luz -Treatise on Light

Tratado sobre a Luz
Web Huygens690.jpg
Autor Christiaan Huygens
Língua francês
Gênero Óptica
Publicados 1690

Tratado sobre a luz : em que são explicadas as causas daquilo que ocorre na reflexão e na refração ( francês : Traité de la Lumière : Où font expliquées Les cause de ce qui luy chegam Dans la Reflexion & Dans la Refraction ) é um livro escrito por holandês polímata Christiaan Huygens , que foi publicado em francês em 1690. o livro descreve concepção da Huygens natureza da luz que torna possível explicar as leis da óptica geométrica , como mostrado na Descartes ' Dioptrique , que Huygens teve como objetivo substituir.

Ao contrário da teoria corpuscular rival de Newton , apresentada na Opticks , Huygens concebeu a luz como uma série irregular de ondas de choque que prosseguem com uma velocidade muito grande, mas finita, através do éter, semelhante às ondas sonoras . Além disso, ele propôs que cada ponto de uma frente de onda é a origem de uma onda esférica secundária, um princípio conhecido hoje como princípio de Huygens-Fresnel . O livro é considerado um trabalho pioneiro da física teórica e matemática e o primeiro relato mecanicista de um fenômeno físico inobservável.

Visão geral

As ideias de Huygens sobre a luz originaram-se em seu trabalho não publicado sobre as propriedades das lentes e suas configurações, intitulado Dioptrica , que começou em 1652. Em 1672, o problema da estranha refração do Cristal da Islândia criou um quebra-cabeça sobre a física da refração que Huygens queria resolver. Huygens foi capaz de resolver esse problema por meio de ondas elípticas em 1677 e confirmou sua teoria por meio de experimentos somente após reações críticas em 1679.

Sua explicação foi baseada em três hipóteses: (1) Existem dentro do cristal dois meios nos quais as ondas de luz procedem, (2) um meio se comporta como éter comum e carrega o raio normalmente refratado, e (3) a velocidade das ondas em o outro meio é dependente da direção, de forma que as ondas não se expandam na forma esférica, mas sim como elipsóides de revolução; este segundo meio carrega o raio refratado anormalmente. Ao estudar a simetria do cristal, Huygens foi capaz de determinar a direção do eixo dos elipsóides e, a partir das propriedades de refração do raio anormal, estabeleceu a proporção entre os eixos. Ele calculou a refração dos raios em seções planas do cristal além dos lados naturais do cristal e, por fim, verificou todos os seus resultados experimentalmente.

Huygens pretendia publicar seus resultados como parte da Dioptrica , mas decidiu separar sua teoria do resto da obra no último minuto, marcando a transição da ótica geométrica para a ótica física .

Meio de propagação

Origem das ondas de luz conforme mostrado no Tratado sobre a Luz

No primeiro capítulo, Huygens descreve a luz como uma perturbação que se move em um meio material de natureza desconhecida que ele chama de etéreo e que é diferente daquele que propaga o som. Essa matéria etérea é composta de partículas elásticas de matéria que colidem de acordo com as leis que ele descobriu em 1669. No terceiro capítulo, Sobre a refração , ele questiona a maneira como a luz se espalha em líquidos e sólidos transparentes. No primeiro caso, não há problema em conceber que as partículas no líquido podem se mover e transmitir distúrbios de luz.

No entanto, a propagação da luz em sólidos como vidro ou minerais translúcidos não é tão facilmente explicada. Considera que a estrutura da matéria sólida é atómica: “esta solidez não é o que nos parece, sendo provável que estes corpos sejam antes compostos por partículas que só se colocam próximas umas das outras [...] pela sua raridade [deles baixa densidade] aparece pela facilidade com que a matéria dos vórtices do ímã passa por eles, ou que causa a gravidade [...] Resta, pois, que são, como se dizia, conjuntos de partículas que se tocam sem compor um sólido contínuo. " As ondas de luz podem, portanto, mover-se de uma partícula para outra sem que sejam deslocadas.

Uma segunda maneira de olhar para o problema da penetração da luz em sólidos ou líquidos é considerar que não são as partículas do meio transparente que transmitem a luz, mas as partículas de matéria etérea que permeiam os interstícios da matéria sólida ou líquida, ou mesmo um vácuo, já que a luz passa através do vácuo criado no topo do barômetro de Torricelli : “A raridade dos corpos transparentes sendo, portanto, como dissemos, é fácil imaginar que as ondas podem ser continuadas na matéria etérea que preenche o interstícios das partículas. ”Finalmente, Huygens considera um terceiro tipo de propagação que seria uma combinação dos dois primeiros.

Velocidade da luz

Huygens retoma a concepção temporal de Pierre de Fermat . Ele considera que o "tremor" que produz as ondas de luz necessariamente se move a uma velocidade finita, mesmo que muito alta. Este ponto é muito importante porque suas demonstrações são baseadas na equivalência de tempos de viagem em diferentes caminhos.

Ele relata que o astrônomo dinamarquês Ole Christensen Rømer disse a ele que a velocidade da luz é pelo menos 100.000 vezes mais rápida do que a velocidade do som, e possivelmente seis vezes maior. Neste último caso, a velocidade encontrada por Rømer (214.000 km / s ) foi da mesma ordem de magnitude que a velocidade da luz admitida hoje.

Legado

Refração de onda à maneira de Huygens

O Tratado sobre a Luz de Huygens fornece uma explicação qualitativa da propagação das ondas esféricas e planas e deriva delas as leis de reflexão e refração. Embora a completude da análise de Huygens seja impressionante, ele foi incapaz de compreender o efeito que agora reconhecemos como polarização , que ocorre se o raio refratado for direcionado através de um segundo cristal cuja orientação é variada. Ele também não abordou uma série de questões, como aberração cromática e cor , ambas explicadas por Newton, embora ele as tivesse experimentado durante a construção de seus telescópios.

As ideias de Huygens serão retomadas e desenvolvidas independentemente por Augustin-Jean Fresnel em seu Mémoire sur la Diffraction de la Lumière (1818) para explicar a interferência e difração da luz, levando ao Princípio de Huygens-Fresnel .

Veja também

Referências

links externos