Théorie des vagues de la lumière de Huygens
La théorie de Huygens sur la lumière de la lumière définit la lumière comme une onde, similaire aux ondes sonores ou mécaniques produites dans l'eau. De son côté, Newton affirmait que la lumière était formée de particules matérielles qu’il dénommait corpuscules.
La lumière a toujours suscité l'intérêt et la curiosité de l'être humain. Ainsi, depuis sa création, l’un des problèmes fondamentaux de la physique a été de dévoiler les mystères de la lumière.
b) Chaque point d’une onde est à son tour un nouveau centre émetteur d’ondes secondaires, émises à la même fréquence et à la même vitesse que celles qui ont caractérisé les ondes primaires. L'infini des ondes secondaires n'est pas perçu, de sorte que l'onde résultant de ces ondes secondaires constitue leur enveloppe.
Cependant, la théorie des vagues de Huygens n’a pas été acceptée par les scientifiques de son époque, à quelques exceptions près, comme celle de Robert Hooke.
L'énorme prestige de Newton et le grand succès qui a atteint sa mécanique ainsi que les problèmes de compréhension du concept de l'éther ont poussé la plupart des scientifiques contemporains à opter pour la théorie corpusculaire du physicien anglais.
Réflexion
La réflexion est un phénomène optique qui se produit lorsqu'une onde frappe de manière oblique sur une surface de séparation entre deux milieux et subit un changement de direction en retournant au premier milieu avec une partie de l'énergie du mouvement.
Les lois de la réflexion sont les suivantes:
Première loi
Le rayon réfléchi, incident et normal (ou perpendiculaire), sont situés dans le même plan.
Deuxième loi
La valeur de l'angle d'incidence est exactement la même que celle de l'angle de réflexion.
Le principe de Huygens permet de démontrer les lois de la réflexion. Il est vérifié que lorsqu'une onde atteint la séparation des supports, chaque point devient une nouvelle source émettrice émettant des ondes secondaires. Le front d'onde réfléchie est l'enveloppe des ondes secondaires. L'angle de ce front d'onde secondaire réfléchi est exactement le même que l'angle incident.
Réfraction
Cependant, la réfraction est le phénomène qui se produit lorsqu'une onde frappe obliquement sur un intervalle entre deux milieux, qui ont un indice de réfraction différent.
Lorsque cela se produit, l’onde pénètre et est transmise par le second moyen ainsi qu’une partie de l’énergie du mouvement. La réfraction résulte de la vitesse différente avec laquelle les ondes se propagent dans les différents milieux.
Un exemple typique du phénomène de réfraction peut être observé lorsqu'un objet est partiellement introduit (par exemple, un stylo ou un stylo) dans un verre d'eau.
Le principe de Huygens fournit une explication convaincante de la réfraction. Les points du front d'onde situés à la limite des deux supports agissent comme de nouvelles sources de propagation de la lumière et, par conséquent, le sens de la propagation change.
Diffraction
La diffraction est un phénomène physique caractéristique des ondes (il se produit dans tous les types d’ondes). Il s’agit de la déviation des ondes lorsqu’elles rencontrent un obstacle sur leur parcours ou passent par une fente.
Il convient de garder à l'esprit que la diffraction ne se produit que lorsque l'onde est déformée en raison d'un obstacle dont les dimensions sont comparables à sa longueur d'onde.
La théorie de Huygens explique que, lorsque la lumière tombe sur une fente, tous les points de son plan deviennent des sources secondaires d'ondes émettant, comme il a déjà été expliqué, de nouvelles ondes qui, dans ce cas, reçoivent le nom d'ondes diffractées.
Les questions sans réponse de la théorie de Huygens
Le principe Huygens a laissé une série de questions sans réponse. Son affirmation selon laquelle chaque point d’un front d’onde était à son tour source de nouvelle vague n’expliquait pas pourquoi la lumière se propage à la fois en arrière et en avant.
De même, l'explication du concept d'éther n'était pas entièrement satisfaisante et était l'une des raisons pour lesquelles sa théorie n'avait pas été acceptée à l'origine.
Récupération du modèle d'onde
Ce n'est qu'au 19ème siècle que le modèle d'onde a été récupéré. C’est principalement grâce aux contributions de Thomas Young qui a réussi à expliquer tous les phénomènes de la lumière en partant du principe que la lumière est une onde longitudinale.
En 1801, il réalisa notamment sa célèbre expérience à double fente. Avec cette expérience, Young a testé un motif d'interférence dans la lumière provenant d'une source de lumière distante lorsqu'il se diffractait après avoir traversé deux fentes.
De même, Young a également expliqué à travers le modèle d'onde la dispersion de la lumière blanche dans les différentes couleurs de l'arc-en-ciel. Il a montré que dans chaque milieu, chacune des couleurs composant la lumière avait une fréquence et une longueur d'onde caractéristiques.
Ainsi, grâce à cette expérience, il a démontré la nature ondulatoire de la lumière.
Fait intéressant, au fil du temps, cette expérience s’est révélée essentielle pour démontrer la vague de lumière du corpuscule, une caractéristique fondamentale de la mécanique quantique.
