17-2 Huygensov princíp

17-2 Huygensov princíp

Umiestnime na koniec nášho vlnového generátoru namiesto ihlíc dlhší rovný kovový pás (obrázok 17.2), pomocou ktorého môžeme vytvoriť sériu rovných vĺn, ktoré sa v kvapaline budú šíriť ako rovinné vlny. (V praxi môžeme rovinné vlny vytvoriť aj pomocou jednej ihly, keď vytvoríme kruhové vlny, ktoré budeme skúmať vo veľkej vzdialenosti od zdroja. Nakoľko však vlny s rastúcou vzdialenosťou slabnú, tento spôsob vytvárania rovinných vĺn spôsobuje veľa problémov.)

Ak teraz cestu rovinných vĺn prehradíme stenou, v ktorej bude úzka štrbina, vlny prejdú len cez túto štrbinu, a za prekážkou sa vytvorí také vlnenie, akoby ho vytvorila jediná ihla kmitajúca v mieste štrbiny: má tvar kruhových vĺn (obrázok 17.5a). Ak na tomto „vlnolame“ sú dva otvory, za ním sa vytvorí vlnenie, ktoré pripomína vlnenie tvorené dvomi ihlami (obrázok 17.5b).

Povedali sme, že vlny „prejdú“ otvorom prekážky. Toto tvrdenie je do určitej miery pravdivé, ale otázku musíme vyšetriť trošku detailnejšie, ako to urobil aj Huygens. Ak by sme sa pozerali na obrázku 17.5a z boku, videli by sme, že voda v otvore prekážky – v dôsledku sériových nárazov rovinných vĺn – sa pohybuje hore dole. Pohyb vody vyvoláva na hladine za prekážkou vzruch, ktorý sa šíri od otvoru v sústredných kružniciach zrovna tak, ako keď tento vzruch vyvolá hrot kmitajúcej ihly. Analogicky, keď voda sa dvíha a klesá v dvoch otvoroch (obrázok 17.1b), vytvorili sa dva nezávisle zdroje interferujúcich vĺn. Otvory nám umožnili ukázať, ako sa šíri vlnenie z jedného bodu vlnovej fronty.

Tieto príklad demonštrujú Huygensov princíp, podľa ktorého každý bod vlnovej fronty je ďalším zdrojom vlnenia, z ktorého vyrážajú ďalšie vlny. Tento princíp platí vždy, aj keď nie vždy vieme pomocou prekážky vypnúť spoločný vplyv všetkých vĺn tak, ako sa to urobilo pomocou prekážky s jedným či dvomi otvormi. Vlny v tvare sústredných kružníc, alebo rovinných vĺn, šíriacich sa po povrchu bez prekážok, sa vytvorili interferenciou drobných vĺn vyrážajúcich súčasne z nespočetného množstva bodov. Huygensov princíp má veľký význam v teoretickej optike a úzko súvisí aj s naším štúdiom.