Christiaan Huygens e sua teoria ondulatória da luz

Explicação daquilo que acontece à luz na reflexão e na refração

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A luz

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                                Sobre a refração

 

Alem da explicação dos fenômenos de refração pelas ondas que se propagam dentro e através dos corpos transparentes, o autor do Tratado também explica a transparência desses corpos, bem como a opacidade de outros.

A transparência pode ser explica da a partir de três hipóteses diferentes. Na primeira supõe-se que a matéria etérea não penetra os corpos transparentes e que suas próprias partículas, supondo-as elásticas como as do éter, poderiam comunicar sucessivamente o movimento das ondas.Na segunda maneira de explicar, a que Huygens considera mais plausível, a luz se propaga na matéria etérea que ocupa continuamente os poros do corpos transparentes e pode-se crer que o progresso dessas ondas deve ser mais lento dentro dos corpos, por causa dos pequenos desvios causados pelas partículas.

 

A segunda maneira de explicar a  transparência,  e que me parece mais plausível, é dizendo que as ondas de luz se propagam na matéria etérea que ocupa continuamente os interstícios ou poros dos corpos transparentes. Pois como ela passa por eles continuamente, e com facilidade, segue-se que eles se encontram sempre preenchidos por ela. E pode–se até demonstrar que esses interstícios ocupam muito mais espaço que as partículas coerentes que constituem o corpo.” (HUYGENS, Tratado, p.30)

 

Na terceira maneira supõe-se que o movimento das ondas de luz se transmite indiferentemente pelas partículas da matéria etérea, que ocupam os poros do corpo, e pelas partículas que o compõe de modo que o movimento passa de umas para outras.

 

Isso é tudo o que encontrei de mais verossímil sobre o modo pelo qual as ondas de luz passam através dos corpos transparentes. Deve-se adicionar a isso em que esses corpos diferem daqueles que são opacos.” (HUYGENS, Tratado, p. 31)

 

Para explicar a opacidade, Huygens supõe que os corpos opacos são constituídos de partículas moles entremeadas com as duras, de modo que umas servem para causar a reflexão e as outras para impedir a transparência.

 

De onde se dirá que provém sua opacidade? Será porque as partículas que os compõe são moles, ou seja, porque essas partículas, sendo compostas por outras menores, são capazes de mudar de forma recebendo a colisão das partículas etéreas, amortecendo seu movimento e impedindo assim a continuação das ondas de luz? Tal não pode ser. Pois se as partículas dos metais são moles, como é que a prata polida e o mercúrio refletem tão fortemente a luz? O que encontro de mais verossímil sobre isso é dizer que os corpos dos metais, que são quase os únicos verdadeiramente opacos, possuem partículas moles entremeadas com as duras, de modo que umas servem para causar a reflexão, e as outras para impedir a transparência.” (HUYGENS, Tratado, p. 32)

 

Os corpos transparentes, pelo contrário, contém apenas partículas duras, que possuem a faculdade da elasticidade, e servem, juntamente com as da matéria etérea, como foi dito, para a propagação da luz.

Analogamente à reflexão, as demonstrações referentes à refração apresentam um caráter geométrico, assim Huygens demonstra a lei da refração e a lei da reciprocidade, servindo-se também do raciocínio antes apresentado de que a velocidade da luz é diferente nos diferentes corpos. Ele obteve sucesso ao explicar, por um modelo ondulatório a lei da refração que é atribuída a Snell e Descartes, Outros pensadores tentaram executar essa tarefa, mas sem sucesso. Em uma carta que Leibniz lhe escreveu em 1964, vemos  o comentário:

 

“Certamente o Sr. Hook e o Pe. Pardies não podiam chegar à lei da refração pelos pensamentos que possuíam sobre as ondulações. Tudo consiste no modo que vós utilizastes de considerar cada ponto do raio como radiante, e de compor uma onda geral com todas essas ondas auxiliares”. (Leibniz, Mathematische Schriften -nota 2- v. 2, carta L, p. 182).

 

 Leibniz reconhece aqui que o passo fundamental foi o que hoje conhecemos como “princípio de Huygens”.

   Huygens também explica a refração no ar, que é  responsável por efeitos tais como: A pg047observação de ilhas e cumes que a forma redonda da Terra deveria ocultar, a altura do Sol, da Lua e das estrelas que sempre parecem ser maiores do que realmente o são e a observação de que o Sol e a Lua parecem ter nascido antes que de fato o tenham.  Para explicar o fenômeno, Huygens usa sua teoria ondulatória, mas diferentemente dos problemas anteriores neste caso a luz se propaga por ondas esféricas em uma matéria não homogênea, já que  a densidade no ar que diminui à medida que se sobe, assim a onda deve formar-se como indica a figura ao lado.Se A é uma luz ou ponto visível, as ondas que aí nascem devem se estender mais amplamente para o alto.

Da mesma forma seja a Terra AB  e a extremidade da atmosfera CD, o ar se torna mais pg048rarefeito a medida que nos aproximamos da superfície da Terra. Ao entrar na atmosfera da Terra as ondas provenientes do sol devem avançar mais rapidamente nos locais elevados do que nos que estão mais próximos da Terra. De tal modo que se CA  é a onda que transporta a luz ao espectador em A, seu ponto C estará mais avançado, e a reta AF que corta essa onda em ângulos retos, e que determina o lugar aparente do Sol, aparecerá acima do verdadeiro Sol, que seria visto antes pela linha AE.

Essa é também a causa de que em certo momento  um objeto afastado esteja oculto atrás de outro menos afastado, e que ele possa ser visto em outro momento, embora o lugar de onde se olha seja sempre o mesmo