Huygens, Christiaan

fisico, matematico e astronomo olandese (L'Aia 1629-1695). Figlio del poeta Constantijn, fu chiamato a far parte nel 1666 dell'Académie des Sciences. Trasferitosi a Parigi, vi rimase fino al 1681 con una pensione concessagli da Luigi XIV. Subì l'influenza del pensiero di Cartesio anche se su singole questioni ebbe modo di esprimere alcune decise critiche alle teorie del filosofo francese. Diede i suoi più significativi contributi nel campo della meccanica (leggi dell'urto e dei centri d'oscillazione) e in quello dell'ottica. Nell'opera De motu corporum ex percussione (pubblicata postuma nel 1703) a conclusione di accurate ricerche protrattesi per vari anni espose, dandone notevoli dimostrazioni, le sue classiche leggi sull'urto dei corpi elastici. Nell'ambito di queste indagini formulò il principio della conservazione della forza viva detta anche energia cinetica. I suoi studi sui centri di oscillazione, svolti in stretto collegamento con la sua attività di costruttore di orologi, sono esposti nell'opera Horologium oscillatorium (1673) e rappresentano il suo più valido contributo allo sviluppo della meccanica. In tale opera sono stabiliti, oltre alla teoria del pendolo composto, importanti teoremi sulla forza centrifuga che prepararono la via agli studi di I. Newton sull'attrazione universale. Il suo nome è legato alla famosa teoria ondulatoria della luce; nell'opera Traité de la lumière (1690) si propose di sviluppare una teoria che desse ragione della propagazione rettilinea della luce, della riflessione e della rifrazione. In analogia con i fenomeni acustici, Huygens suppose che la luce consistesse di onde che si propagano longitudinalmente in un mezzo di trasmissione che riempie lo spazio, l'etere luminifero, costituito da particelle dure ed elastiche. Le percussioni effettuate dalle particelle del corpo luminoso su quelle dell'etere, quantunque di piccola intensità, darebbero origine a onde che, per il principio introdotto da Huygens dell'inviluppo, a una grande distanza dal corpo luminoso si uniscono fra loro a costituire un'unica onda di intensità tale da poter essere percepita. La teoria ondulatoria della luce, nonostante l'opposizione degli assertori della teoria corpuscolare di Newton, si impose agli inizi dell'Ottocento soprattutto grazie all'opera di A. Fresnel e T. Young e ha trovato la sua giusta collocazione nel moderno concetto di radiazione elettromagnetica e di fotone che compendia entrambe le teorie. Huygens si interessò anche di astronomia: perfezionò alcuni strumenti d'osservazione e ideò un tipo di oculare che aumentò la potenza del cannocchiale. Con tale strumento riuscì a individuare gli anelli di Saturno (1655) e ne scoprì il satellite Titan. Studiò inoltre l'applicazione del pendolo come regolatore del tempo negli orologi.

Principio di Huygens

Nei fenomeni ondulatori (meccanici, elastici, elettromagnetici), conoscendo a un certo istante t l'andamento della superficie S che costituisce il fronte d'onda di una data propagazione, il fronte d'onda a un istante t´ successivo è ricavabile come inviluppo delle infinite onde sferiche secondarie il cui centro è ciascun punto di S, inviluppo che dista c∤(t´–t) da S, in cui c è la velocità di propagazione (vedi anche diffrazione). Applicando tale principio, in ciascun punto P della superficie d'onda S si genera un'onda di inviluppo S´, la cui ampiezza in P´ è proporzionale a f(ϑ)/r dove f(ϑ) è una funzione di ϑ pari a 1 per ϑ=0 e decrescente al crescere di ϑ. Poiché l'applicazione rigorosa e la trattazione matematica del principio sono dovute ad A. Fresnel esso è anche detto principio di Huygens-Fresnel.

Costruzione di Huygens

In ottica, costruzione atta a determinare la direzione del raggio rifratto r alla superficie di separazione fra due mezzi 1, 2 di indici di rifrazione noti, quindi di velocità di propagazione c₁ e c₂ noti, dato il raggio incidente i. Con centro nel punto di incidenza P si tracciano due cerchi di raggi proporzionali a c₁, c₂; si prolunga il raggio incidente i nel secondo mezzo fino a incontrare in Q la circonferenza di raggio proporzionale a c₁. Dal punto T di incontro della tangente QT alla circonferenza si traccia la tangente TV all'altra circonferenza; PV appartiene al raggio rifratto r.

Oculare di Huygens

Oculare acromatico costituito da due lenti piano-convesse dello stesso vetro , disposte come in figura, con distanze focali f₁, f₂ e distanza a fra le due lenti tali che f₁:a: f₂=3:2:1, oppure 4:3:2. Il primo fuoco del sistema cade fra le due lenti, quindi l'oculare, inadatto all'osservazione di oggetti reali, è negativo, atto solo all'osservazione di immagini fornite da un obiettivo.

Bibliografia

J. Drummond Robertson, The Evolution of Clock Work, Londra, 1931; H. L. Brugmans, Le séjour de Christiaan Huygens à Paris et ses relations avec les milieux scientifiques français, suivi de son journal de voyage à Paris et à Londres, Parigi, 1935; A. E. Bell, Christiaan Huygens and the Development of Science in the Seventeenth Century, Londra, 1947; V. Ronchi, Storia della luce, Bologna, 1952; A. D'Elia, Christian Huygens, Milano, 1985.