Prinsip Difraksi Huygens

Prinsip analisis gelombang Huygen membantu Anda memahami gerakan gelombang di sekitar benda. Perilaku gelombang terkadang bisa berlawanan dengan intuisi. Sangat mudah untuk berpikir tentang gelombang seolah-olah mereka hanya bergerak dalam garis lurus, tetapi kami memiliki bukti bagus bahwa ini sering kali tidak benar.

Misalnya, jika seseorang berteriak, suara menyebar ke segala arah dari orang itu. Tetapi jika mereka berada di dapur dengan hanya satu pintu dan mereka berteriak, ombak yang menuju pintu ke ruang makan melewati pintu itu, tetapi sisa suara mengenai dinding. Jika ruang makan berbentuk L, dan seseorang berada di ruang tamu yang berada di sudut dan melalui pintu lain, mereka masih akan mendengar teriakan. Jika suara bergerak dalam garis lurus dari orang yang berteriak, ini tidak mungkin karena tidak ada cara untuk suara bergerak di sudut.

Pertanyaan ini diatasi oleh Christiaan Huygens (1629-1695), seorang pria yang juga dikenal karena penciptaan beberapa jam mekanik pertama dan karyanya di bidang ini memiliki pengaruh pada

Prinsip analisis gelombang Huygens pada dasarnya menyatakan bahwa:

Setiap titik muka gelombang dapat dianggap sebagai sumber wavelet sekunder yang menyebar ke segala arah dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan rambat gelombang.

Apakah ini berarti bahwa ketika Anda memiliki gelombang, Anda dapat melihat "tepi" gelombang yang sebenarnya menciptakan serangkaian gelombang melingkar. Gelombang ini bergabung bersama dalam banyak kasus untuk melanjutkan propagasi, tetapi dalam beberapa kasus, ada efek yang dapat diamati. Muka gelombang dapat dilihat sebagai garis garis singgung untuk semua gelombang melingkar ini.

Hasil-hasil ini dapat diperoleh secara terpisah dari persamaan Maxwell, meskipun prinsip Huygens (yang didahulukan) adalah model yang berguna dan seringkali sesuai untuk perhitungan fenomena gelombang. Sangat menarik bahwa karya Huygens mendahului pekerjaan James Clerk Maxwell sekitar dua abad, namun tampaknya mengantisipasinya, tanpa dasar teori yang kuat yang diberikan Maxwell. Hukum Ampere dan Hukum Faraday memprediksi bahwa setiap titik dalam gelombang elektromagnetik bertindak sebagai sumber gelombang yang berkelanjutan, yang sangat sesuai dengan analisis Huygens.

Ketika cahaya melewati bukaan (celah di dalam penghalang), setiap titik gelombang cahaya dalam aperture dapat dilihat sebagai menciptakan gelombang melingkar yang merambat keluar dari bukaan.

Aperture, oleh karena itu, diperlakukan sebagai menciptakan sumber gelombang baru, yang merambat dalam bentuk muka gelombang melingkar. Pusat muka gelombang memiliki intensitas yang lebih besar, dengan intensitas cahaya yang memudar saat bagian tepinya didekati. Ini menjelaskan difraksi diamati, dan mengapa cahaya melalui aperture tidak membuat gambar aperture yang sempurna pada layar. Tepi "menyebar" berdasarkan prinsip ini.

Contoh dari prinsip ini di tempat kerja adalah umum dalam kehidupan sehari-hari. Jika seseorang berada di ruangan lain dan memanggil Anda, suara itu sepertinya datang dari pintu (kecuali jika Anda memiliki dinding yang sangat tipis).

Hukum dari refleksi dan pembiasan dapat berasal dari prinsip Huygens. Poin di sepanjang muka gelombang diperlakukan sebagai sumber di sepanjang permukaan media bias, di mana titik keseluruhan gelombang ditekuk berdasarkan media baru.

Efek dari refleksi dan refraksi adalah untuk mengubah arah gelombang independen yang dipancarkan oleh sumber titik. Hasil perhitungan ketat identik dengan apa yang diperoleh dari optik geometris Newton (seperti hukum Snell tentang refraksi), yang diturunkan berdasarkan prinsip partikel cahaya — meskipun metode Newton kurang elegan dalam penjelasannya difraksi.

Diedit oleh Anne Marie Helmenstine, Ph. D.