Tijekom povijesti čovječanstvo je razmišljalo o prirodi takvog fenomena kao što je svjetlost. Od davnina do danas, ideje o tome su se mijenjale i poboljšavale. Najpopularnije hipoteze bile su da je svjetlost čestica ili val. Grana moderne znanosti koja proučava prirodu i ponašanje svjetlosti naziva se optika.
Povijest razvoja ideja o svjetlu
Prema idejama starogrčkih filozofa, poput Aristotela, svjetlost su zrake koje izlaze iz ljudskog oka. Kroz eter, prozirnu tvar koja ispunjava prostor, te se zrake šire, omogućujući osobi da vidi predmete.
Drugi filozof, Platon, sugerirao je da je sunce izvor svjetlosti na Zemlji.
Filozof i matematičar Pitagora vjerovao je da sitne čestice lete iz predmeta. Ulazeći u ljudsko oko, daju nam predodžbu o izgledu ovih objekata.
Unatoč prividnoj naivnosti, ove hipoteze postavile su temelj za daljnji razvoj misli.
Dakle, u 17. stoljeću njemački znanstvenik Johannes Keplerizrazio teoriju blisku idejama Platona i Pitagore. Po njegovom mišljenju, svjetlost je čestica, točnije, tok čestica koji se širi iz nekog izvora.
Newtonova korpuskularna hipoteza
Znanstvenik Isaac Newton iznio je teoriju koja je u određenoj mjeri kombinirala oprečne ideje o ovom fenomenu.
Prema Newtonovoj hipotezi, svjetlost je čestica čija je brzina kretanja vrlo velika. Telesice se šire u homogenom mediju, krećući se jednoliko i pravolinijski od izvora svjetlosti. Ako protok ovih čestica uđe u oko, tada osoba promatra njegov izvor.
Prema znanstveniku, tjelešci su bili različitih veličina, dajući dojam različitih boja. Na primjer, velike čestice doprinose činjenici da osoba vidi crveno. On je argumentirao fenomen refleksije struje svjetlosti odbijanjem čestica od čvrste barijere.
Znanstvenik je objasnio bijelu boju kombinacijom svih boja spektra. Ovaj zaključak je temelj njegove teorije disperzije, fenomena koji je otkrio 1666.
Newtonove hipoteze naišle su na veliko prihvaćanje među njegovim suvremenicima, objašnjavajući mnoge optičke fenomene.
Huygensova teorija valova
Još jedan znanstvenik iz istog vremena, Christian Huygens, nije se složio da je svjetlost čestica. Iznio je valnu hipotezu o prirodi svjetlosti.
Huygens je vjerovao da je sav prostor između objekata iu samim objektima ispunjen eterom, a svjetlosno zračenje su impulsi, valovi koji se šire u ovom eteru. Svaki dio etera, koji doseže svjetlostval postaje izvor takozvanih sekundarnih valova. Eksperimenti s interferencijom i difrakcijom svjetlosti potvrdili su mogućnost valnog objašnjenja prirode svjetlosti.
Huygensova teorija nije dobila puno priznanja u njegovo vrijeme, jer je većina znanstvenika bila sklona smatrati svjetlost česticom. Međutim, kasnije su ga usvojili i poboljšali mnogi znanstvenici, kao što su Jung i Fresnel.
Daljnji razvoj pogleda
Pitanje što je svjetlost u fizici nastavilo je zaokupljati umove znanstvenika. U 19. stoljeću James Clerk Maxwell razvio je teoriju da je svjetlosno zračenje visokofrekventni elektromagnetski valovi. Njegove ideje temeljile su se na činjenici da je brzina svjetlosti u vakuumu jednaka brzini elektromagnetskih valova.
Godine 1900. Max Planck je u znanost uveo pojam "kvant", što se prevodi kao "porcija", "mala količina". Prema Plancku, zračenje elektromagnetskih valova se ne događa kontinuirano, već u dijelovima, u kvantima.
Ove je ideje razvio Albert Einstein. On je sugerirao da se svjetlost ne samo emitira, već i apsorbira i širi čestice. Da ih označi, upotrijebio je riječ "fotoni" (izraz je prvi predložio Gilbert Lewis).
Dualitet čestica-val
Moderno objašnjenje prirode svjetlosti leži u konceptu dualnosti val-čestica. Bit ovog fenomena je da materija može pokazivati svojstva i valova i čestica. Svjetlost je primjer takve materije. Studije znanstvenika koji su došli do naizgled suprotnih mišljenja potvrda su dvojne prirode svjetlosti. Svjetlost je u isto vrijeme i čestica i val. Stupanj manifestacije svakog od ovih svojstava ovisi o specifičnim fizičkim uvjetima. U nekim slučajevima svjetlost pokazuje svojstva elektromagnetskog vala, što potvrđuje valnu teoriju o njegovom nastanku, u drugim slučajevima, svjetlost je tok korpuskula (fotona). To daje osnove tvrditi da je svjetlost čestica.
Svjetlo je postalo prva materija u povijesti fizike, koja je prepoznala prisutnost korpuskularno-valnog dualizma. Kasnije je ovo svojstvo otkriveno u nizu drugih stvari, na primjer, ponašanje valova promatrano je u molekulama i nukleonima.
Rezimirajući, možemo reći da je svjetlost jedinstvena pojava, čija povijest razvoja ideja ima više od dvije tisuće godina. Prema suvremenom shvaćanju ovog fenomena, svjetlost ima dvojaku prirodu, pokazujući svojstva i valova i čestica.
