Genom historien har mänskligheten tänkt på naturen hos ett sådant fenomen som ljus. Från antiken till idag har idéer om det förändrats och förbättrats. De mest populära hypoteserna tenderade att vara att ljus är en partikel eller en våg. Den gren av modern vetenskap som studerar ljusets natur och beteende kallas optik.
Historia om utvecklingen av idéer om ljus
I enlighet med idéer från antika grekiska filosofer, som Aristoteles, är ljus de strålar som kommer från det mänskliga ögat. Genom etern, en genomskinlig substans som fyller rymden, sprids dessa strålar, vilket gör att en person kan se föremål.
En annan filosof, Platon, föreslog att solen är ljuskällan på jorden.
Filosofen och matematikern Pythagoras trodde att små partiklar flyger ut ur föremål. När de kommer in i det mänskliga ögat ger de oss en uppfattning om hur dessa föremål ser ut.
Trots den skenbara naiviteten lade dessa hypoteser grunden för vidare tankeutveckling.
Så, på 1600-talet, den tyske vetenskapsmannen Johannes Kepleruttryckte en teori nära Platons och Pythagoras idéer. Enligt hans åsikt är ljus en partikel, eller mer exakt, en ström av partiklar som fortplantar sig från någon källa.
Newtons Corpuscular Hypothesis
Forskaren Isaac Newton lade fram en teori som i viss mån kombinerade motstridiga idéer om detta fenomen.
Enligt Newtons hypotes är ljus en partikel vars rörelsehastighet är mycket hög. Ljuskroppar fortplantar sig i ett homogent medium och rör sig enhetligt och rätlinjigt från ljuskällan. Om flödet av dessa partiklar kommer in i ögat, då observerar personen dess källa.
Enligt vetenskapsmannen var blodkropparna av olika storlekar, vilket gav intryck av olika färger. Till exempel bidrar stora partiklar till att en person ser rött. Han argumenterade för fenomenet med reflektion av en ljusström genom att partiklar återhämtas från en solid barriär.
Forskaren förklarade den vita färgen med en kombination av alla färger i spektrumet. Denna slutsats är grunden för hans teori om spridning, ett fenomen han upptäckte 1666.
Newtons hypoteser fick stor acceptans bland hans samtida och förklarade många optiska fenomen.
Huygens vågteori
En annan forskare från samma tid, Christian Huygens, höll inte med om att ljus är en partikel. Han lade fram våghypotesen om ljusets natur.
Huygens trodde att allt utrymme mellan objekt och i själva objekten är fyllt med eter, och ljusstrålning är pulser, vågor som utbreder sig i denna eter. Varje sektion av etern, som når ljusetvåg blir en källa till så kallade sekundära vågor. Experiment på interferens och diffraktion av ljus bekräftade möjligheten till en vågförklaring av ljusets natur.
Huygens teori fick inte mycket erkännande på sin tid, eftersom de flesta forskare tenderade att betrakta ljus som en partikel. Men det antogs och förfinades senare av många forskare, såsom Jung och Fresnel.
Vidareutveckling av vyer
Frågan om vad ljus är i fysiken fortsatte att sysselsätta forskarnas sinnen. På 1800-talet utvecklade James Clerk Maxwell teorin att ljusstrålning är högfrekventa elektromagnetiska vågor. Hans idéer baserades på det faktum att ljusets hastighet i ett vakuum är lika med hastigheten för elektromagnetiska vågor.
År 1900 introducerade Max Planck termen "kvantum" i vetenskapen, vilket översätts som "portion", "liten mängd". Enligt Planck sker inte strålningen av elektromagnetiska vågor kontinuerligt, utan i portioner, i kvanta.
Dessa idéer utvecklades av Albert Einstein. Han föreslog att ljus inte bara sänds ut, utan också absorberas och fortplantas av partiklar. För att beteckna dem använde han ordet "fotoner" (termen föreslogs först av Gilbert Lewis).
Partikelvågdualitet
Modern förklaring av ljusets natur ligger i begreppet våg-partikeldualitet. Kärnan i detta fenomen är att materia kan uppvisa egenskaperna hos både vågor och partiklar. Ljus är ett exempel på sådan materia. Studier av vetenskapsmän som har kommit till till synes motsatta åsikter är en bekräftelse på ljusets dubbla natur. Ljus är både en partikel och en våg på samma gång. Graden av manifestation av var och en av dessa egenskaper beror på de specifika fysiska förhållandena. I vissa fall uppvisar ljus egenskaperna hos en elektromagnetisk våg, vilket bekräftar vågteorin om dess ursprung, i andra fall är ljus en ström av blodkroppar (fotoner). Detta ger anledning att påstå att ljus är en partikel.
Ljus blev det första ämnet i fysikens historia, som erkände närvaron av korpuskulär vågdualism. Senare upptäcktes denna egenskap i ett antal andra frågor, till exempel observeras vågbeteende i molekyler och nukleoner.
Sammanfattningsvis kan vi säga att ljus är ett unikt fenomen, historien om utvecklingen av idéer om som har mer än två tusen år. Enligt den moderna förståelsen av detta fenomen har ljus en dubbel natur, som visar egenskaperna hos både vågor och partiklar.
