O princípio da análise de ondas de Huygen ajuda você a entender o movimentos de ondas em torno de objetos. O comportamento das ondas às vezes pode ser contra-intuitivo. É fácil pensar nas ondas como se elas simplesmente se movessem em linha reta, mas temos boas evidências de que isso geralmente não é verdade.
Por exemplo, se alguém gritar, o som se espalhará em todas as direções a partir dessa pessoa. Mas se eles estão em uma cozinha com apenas uma porta e gritam, a onda que se dirige para a porta da sala de jantar passa por aquela porta, mas o resto do som atinge a parede. Se a sala de jantar estiver em forma de L, e alguém estiver em uma sala de estar ao virar da esquina e por outra porta, eles ainda ouvirão o grito. Se o som estivesse se movendo em linha reta com a pessoa que gritava, isso seria impossível, porque não havia como o som se mover pela esquina.
Esta questão foi abordada por Christiaan Huygens (1629-1695), um homem que também era conhecido pela criação de algumas das primeiros relógios mecânicos
e seu trabalho nesta área teve influência sobre Sir Isaac Newton enquanto ele desenvolvia sua teoria das partículas da luz.Definição de Princípio de Huygens
O princípio da análise de ondas de Huygens afirma basicamente que:
Cada ponto da frente de uma onda pode ser considerado a fonte de ondas de onda secundárias que se espalham em todas as direções com uma velocidade igual à velocidade de propagação das ondas.
O que isso significa é que, quando você tem uma onda, pode ver a "borda" da onda como realmente criando uma série de ondas circulares. Essas ondas combinam-se na maioria dos casos, apenas para continuar a propagação, mas em alguns casos, existem efeitos observáveis significativos. A frente de onda pode ser vista como a linha tangente para todas essas ondas circulares.
Esses resultados podem ser obtidos separadamente das equações de Maxwell, embora o princípio de Huygens (que veio primeiro) seja um modelo útil e frequentemente conveniente para cálculos dos fenômenos de ondas. É intrigante que o trabalho de Huygens preceda o de James Clerk Maxwell por cerca de dois séculos, e ainda parecia antecipá-lo, sem a sólida base teórica que Maxwell forneceu. Lei de Ampere e Lei de Faraday Preveja que cada ponto de uma onda eletromagnética atua como fonte da onda contínua, o que está perfeitamente alinhado com a análise de Huygens.
Princípio e difração de Huygens
Quando a luz atravessa uma abertura (uma abertura dentro de uma barreira), todos os pontos da onda de luz dentro da abertura pode ser visto como criando uma onda circular que se propaga para fora do abertura.
A abertura, portanto, é tratada como a criação de uma nova fonte de onda, que se propaga na forma de uma frente de onda circular. O centro da frente de onda tem maior intensidade, com um desbotamento de intensidade à medida que as bordas são aproximadas. Explica o difração observado e por que a luz através de uma abertura não cria uma imagem perfeita da abertura na tela. As arestas "se espalham" com base nesse princípio.
Um exemplo desse princípio no trabalho é comum na vida cotidiana. Se alguém estiver em outra sala e ligar em sua direção, o som parece vir da porta (a menos que você tenha paredes muito finas).
Princípio de Huygens e Reflexão / Refração
As leis de reflexão e refração podem ser derivadas do princípio de Huygens. Os pontos ao longo da frente de onda são tratados como fontes ao longo da superfície do meio de refração, momento em que a onda geral se dobra com base no novo meio.
O efeito da reflexão e da refração é alterar a direção das ondas independentes que são emitidas pelas fontes pontuais. Os resultados dos cálculos rigorosos são idênticos aos obtidos na óptica geométrica de Newton (como a lei de Snell sobre refração), que foi derivada sob um princípio de partículas da luz - embora o método de Newton seja menos elegante na explicação de difração.
Editado por Anne Marie Helmenstine, Ph. D.