Quarq

Teorii despre natura luminii

Primele idei

Viteza luminii este una din constantele cele mai importante din fizică. De a lungul timpului oamenii au încercat să raspundă la două întrebări fundamentale legate de lumină şi anume:

  1. Ce este lumina? Este lumina produsă de ochi sau de altceva?
  2. Cât este viteza luminii?

galilei
Ce este lumina?

Primele teorii privind natura luminii cunoscute de noi au aparţinut grecilor antici . Pitagora credea că lumina era generată de ochiul privitorului şi se propaga în linie dreaptă , în timp ce Epicur considera că dimpotrivă lumina era generată de diferitele obiecte si apoi ajungea în ochiul privitorului.

Arabii au preluat ideile grecilor şi au dezvoltat metode geometrice care explicau destul de bine modul în care lumina se propaga prin tot felul de sisteme optice cum ar fi oglinzi, lentile, prisme. Tot arabii au fost primii care au studiat fenomene optice ca eclipsele şi curcubeul.

În anul 1690 fizicianul şi matematicianul olandez Christiaan Huygens publică cartea intitulată “Tratat despre lumină” în care explică faptul că lumina ar fi un fel de vibraţie a unui mediu pe care l-a numit eter. Eterul ar umple tot spaţiul dintre obiecte . Lumina s-ar propaga în eter până ar întâlnii diverse obiecte. Huygens credea că dacă lumina întâlneşte ochiul atunci determină vederea.

În anul 1704 Isaac Newton a descoperit că lumina este de fapt compusă din raze de diferite culori, fenomen cunoscut azi ca fiind dispersia luminii. Pornind de aici Newton a considerat că lumina ar fi alcătuită din mici corpusculi, un fel de bile mici colorate, care se mişcă foarte foarte repede în aşa fel încât ochiul nu le poate percepe. Newton elaborează în fapt prima teorie corpusculară prinvind natura luminii.

newton
Isaac Newton
dispersie
Dispersia luminii

Teoria câmpului electromagnetic a lui J.C.Maxwell

In 1890 fizicianul scoţian James Clerk Maxwell descrie lumina ca un caz particular de undă şi anume unda electromagnetică. Unda electromagnetică este compusă dintr-un câmp electric şi magnetic care se generează şi propagă împreună.

galilei
J.C. Maxwell
unda elmg
Unda electromagnetică plană sinusoidală

Unda electromagnetică nu are nevoie de un mediu suport în care să se propage propagându-se şi în vid. Undele electromagnetice se deosebesc unele de altele prin lungimea de undă. Unele unde electromagnetice au lungimi de undă foarte mari cum ar fi undele radio, altele au lungimi de undă foarte mici cum ar fi radiaţiile gama. Doar o mică parte din undele electromagnetice pot fi percepute de către ochiul uman, acelea le numim lumină sau radiaţie vizibilă. Radiaţia vizibilă are lungimi de undă cuprinse aproximativ în intervalul 350nm - 750 nm.

Teoria fotonică

In 1905 Albert Einstein readuce în discuţie natura luminii arătând că anumite fenomele fizice cum ar fi efectul fotoelectric nu pot fi explicate decât dacă se admite că în anumite situaţii lumina se comportă ca un grup de particule cu proprietăţi extrem de speciale numite fotoni. La ora actuală lumina se consideră ca având o structură duală adică poate fi atât undă cât şi particulă.

galilei
Natura duală a luminii
unda elmg
Unda sau particulă?

Valoarea vitezei cu care se propagă lumina, sau altfel orice undă electromagnetică, are o importanţă foarte mare în fizică. Conform Teoriei Relativităţii Restrânse viteza luminii este independentă de mişcarea sursei care o produce sau a celui care o observă. Viteza luminii este cea mai mare viteză cu care materia , energia sau informaţia se poate deplasa în universul cunoscut.

Dr. Michio Kaku despre natura luminii