¿Qué es la fluctuación en el sentido físico?

La ondulación es una forma común de movimiento material. Por ejemplo, ondas en cuerdas, ondas sonoras en el aire, ondas en la superficie del agua, etc. Estas ondas son la propagación de vibraciones mecánicas en medios elásticos y se denominan ondas mecánicas. Además, las ondas de radio y las ondas de luz también son un tipo de onda. Este tipo de onda es la propagación de campos eléctricos cambiantes y campos magnéticos cambiantes en el espacio, llamados ondas electromagnéticas.

En el siglo XVII, R. Hooke y C. Huygens fundaron la teoría ondulatoria de la luz. Huygens utilizó el concepto de frente de onda para explicar correctamente las leyes de reflexión, refracción y birrefringencia en los cristales. Durante este período, la gente también descubrió algunos fenómenos ópticos relacionados con la naturaleza ondulatoria de la luz. Por ejemplo, F.M. Grimaldi descubrió por primera vez que la luz se desvía de la propagación en línea recta cuando encuentra obstáculos. Hooke y R. Boyle observaron respectivamente el fenómeno de interferencia conocido ahora como anillos de Newton. Estos descubrimientos se convirtieron en el punto de partida para el desarrollo de la óptica ondulatoria. Durante más de cien años después del siglo XVII, la teoría de las partículas de la luz (la dualidad de la luz) ha sido dominante, mientras que la teoría ondulatoria no es aceptada por la mayoría de la gente. No fue hasta el siglo XIX que se adoptó la teoría ondulatoria de la luz. desarrollado rápidamente.

En 1800, T. Young presentó varios argumentos contra la teoría de partículas, propuso por primera vez el término interferencia y analizó el fenómeno de interferencia producido por la superposición de ondas de agua y ondas de sonido. Yang demostró por primera vez el fenómeno de interferencia de la luz utilizando una doble rendija en 1801 (ver el experimento de Young), propuso por primera vez el concepto de longitud de onda y midió con éxito la longitud de onda de las ondas de luz. También utilizó el principio de interferencia para explicar el color de la película bajo iluminación de luz blanca. En 1809, E.L. Marius descubrió el fenómeno de polarización durante la reflexión (ver la ley de Brewster). Más tarde, A.-J. Fresnel y D.F.J. Arago utilizaron el dispositivo experimental de Young para completar el experimento de superposición de luz linealmente polarizada. Yang y Fei Neil explicaron con éxito este experimento. con la ayuda de la hipótesis de que la luz es una onda transversal. En 1815, Fresnel estableció el principio de Huygens-Fresnel, que utilizó para calcular los patrones de difracción de varios tipos de agujeros y bordes rectos, explicando de manera convincente el fenómeno de la difracción. El debate sobre la mancha de Arago (ver difracción de Fresnel) en 1818 fortaleció aún más el estatus de la teoría de la difracción de Fresnel. Hasta ahora, la teoría ondulatoria de la luz se ha utilizado para explicar la interferencia, la difracción, la polarización y otros fenómenos de la luz con gran éxito, estableciendo así firmemente el estatus de la teoría ondulatoria.

En la década de 1860, J.C. Maxwell estableció una teoría unificada del campo electromagnético, predijo la existencia de ondas electromagnéticas y dio la fórmula de la velocidad de las ondas electromagnéticas. Luego H.R. Hertz utilizó métodos experimentales para generar ondas electromagnéticas. La coherencia de la luz y los fenómenos electromagnéticos convenció a la gente de que la luz es un tipo de onda electromagnética. La teoría ondulatoria clásica de la luz y la teoría electromagnética se combinaron para producir la teoría electromagnética de la luz. La aplicación de la teoría electromagnética a los cristales proporciona una explicación estricta y completa de las leyes de propagación de la luz en los cristales. A finales del siglo XIX, H.A. Lorenz fundó la teoría del electrón. Atribuyó las propiedades macroscópicas de la materia al comportamiento colectivo de los electrones que la componen. La acción de las ondas electromagnéticas hacía que las partículas cargadas vibraran de forma forzada. y generar ondas electromagnéticas secundarias. Según este modelo, explicó fenómenos ópticos moleculares como la absorción, dispersión y dispersión de la luz. Esta teoría electromagnética clásica no es perfecta, porque la interacción entre la luz y la materia implica el comportamiento de partículas microscópicas, y se debe utilizar la teoría cuántica para resolverla por completo.

Los resultados de la investigación sobre la óptica ondulatoria han profundizado la comprensión de la gente sobre la naturaleza de la luz. En el campo de aplicación, la interferometría basada en el principio de interferencia proporciona a las personas un medio de medición e inspección precisas (ver interferómetro), y su precisión se ha mejorado a un nivel sin precedentes. La teoría de la difracción señala la manera de mejorar la capacidad de resolución; de instrumentos ópticos (ver difracción de Fraunhofer); las rejillas de difracción se han convertido en elementos de dispersión importantes para separar líneas espectrales para el análisis espectral. Se utilizan diversos dispositivos e instrumentos de polarización para inspeccionar y medir cristales de rocas y minerales, etc. Todos estos constituyen el contenido principal de la óptica aplicada.

Desde la década de 1950, especialmente después de la llegada de los láseres, la óptica ondulatoria ha derivado en nuevas ramas como la óptica de Fourier, la fibra óptica y la óptica no lineal, lo que ha ampliado enormemente el ámbito de investigación y aplicación de la óptica ondulatoria.