Principio di Huygens
Da "Fisica, onde Musica": un sito web su fisica delle onde e del suono, acustica degli strumenti musicali, scale musicali, armonia e musica.
Il Principio di Huygens
|
Nel 1678 lo scienziato olandese Christian Huygens formulò una regola "euristica" che permetteva di interpretare i fenomeni luminosi come fenomeni ondulatori. In aperto contrasto con la teoria corpuscolare della luce di Newton, Huygens derivò dal proprio principio un'interpretazione ondulatoria coerente di tutti i fenomeni concernenti la luce allora noti.
Per usare le parole dello stesso Huygens [1] "...ciascuna particella della materia in cui un'onda viaggia comunica il suo moto non solo alla particella vicina che è allineata con la sorgente luminosa, ma necessariamente anche alle altre con le quali è a contatto e che si oppongono al suo movimento. Cosicché intorno a ciascuna particella si origina un'onda di cui essa è il centro" In sintesi il principio afferma che: "Tutti i punti di un fronte possono essere considerati sorgenti puntiformi di onde sferiche secondarie aventi la stessa frequenza dell'onda principale. Dopo un tempo la nuova posizione del fronte sarà la superficie di inviluppo di queste onde secondarie" L'immagine a lato chiarisce quanto detto. |
|
Nato per interpretare i fenomeni luminosi il principio di Huygens fornisce in realtà un potente mezzo euristico per prevedere il comportamento di qualsiasi fenomeno ondulatorio.
Ad esempio per spiegare la propagazione rettilinea della luce (senz'altro un punto di forza dell'interpretazione corpuscolare della luce), il principio di Huygens ricorre alla costruzione a lato che indubbiamente appare artificiosa rispetto alla semplicità della spiegazione in termini di corpuscoli: Per vedere il principio di Huygens all'opera in altre situazioni, visita le pagine relative alla riflessione, alla rifrazione e alla diffrazione. Scoprirai che la forza esplicativa del principio risiede proprio nella sua grande versatilità e generalità. |
Esperienze sul principio di Huygens
Nelle pagine seguenti troverai le istruzioni per eseguire nel laboratorio virtuale Onde 2D una serie di esperienze che illustrano, ancora una volta, la potenza esplicativa del principio.
- Passaggio di un'onda da una singola fenditura
- Diffrazione prodotta da un semipiano
- Diffrazione prodotta da un ostacolo
Verifica la comprensione
Secondo il principio di Huygens, come si costruisce la posizione di un fronte d'onda un istante dopo?
Risposta. Si considera ogni punto del fronte attuale come una sorgente di onde sferiche secondarie, con la stessa frequenza e la stessa velocità dell'onda. Dopo un tempo ciascuna onda secondaria ha raggio ; il nuovo fronte è la superficie che le inviluppa, cioè che le tocca tutte dalla parte verso cui l'onda avanza.Un'onda piana arriva su una parete con una fessura più stretta della lunghezza d'onda. Che cosa prevede il principio di Huygens per l'onda oltre la parete?
Risposta. Della parte del fronte che arriva sulla parete resta attiva solo quella che passa per la fessura, che si comporta come un'unica sorgente secondaria quasi puntiforme. Oltre la parete si propaga quindi un'onda circolare (sferica, nello spazio) centrata nella fessura, che raggiunge anche le zone che, con una propagazione per raggi rettilinei, resterebbero in ombra: è la diffrazione.- ↑ C. Huygens, Traité de la Lumière, Paris, Gauthier Villars, 1920, p. 19
