Človeštvo je skozi zgodovino razmišljalo o naravi takega pojava, kot je svetloba. Od antičnih časov do danes so se ideje o tem spreminjale in izboljševale. Najbolj priljubljene hipoteze so bile, da je svetloba delec ali val. Veja sodobne znanosti, ki preučuje naravo in obnašanje svetlobe, se imenuje optika.
Zgodovina razvoja idej o svetlobi
Po idejah starogrških filozofov, kot je Aristotel, so svetloba žarki, ki izhajajo iz človeškega očesa. Skozi eter, prozorno snov, ki zapolnjuje prostor, se ti žarki širijo, kar človeku omogoča, da vidi predmete.
Drug filozof, Platon, je predlagal, da je sonce vir svetlobe na Zemlji.
Filozof in matematik Pitagora je verjel, da drobni delci letijo iz predmetov. Če pridejo v človeško oko, nam dajo predstavo o videzu teh predmetov.
Te hipoteze so kljub navidezni naivnosti postavile temelje za nadaljnji razvoj misli.
Torej je v 17. stoletju nemški znanstvenik Johannes Keplerizrazil teorijo, ki je blizu idejam Platona in Pitagore. Po njegovem mnenju je svetloba delec ali natančneje tok delcev, ki se širi iz nekega vira.
Newtonova korpuskularna hipoteza
Znanstvenik Isaac Newton je predstavil teorijo, ki je do neke mere združevala nasprotujoče si zamisli o tem pojavu.
Po Newtonovi hipotezi je svetloba delec, katerega hitrost gibanja je zelo visoka. Telesca se širijo v homogenem mediju in se enakomerno in pravokotno gibljejo od vira svetlobe. Če tok teh delcev pride v oko, potem oseba opazi njegov izvor.
Po mnenju znanstvenika so bile korpuskule različnih velikosti, kar je dajalo vtis različnih barv. Na primer, veliki delci prispevajo k dejstvu, da oseba vidi rdečo. Utemeljeval je pojav odboja svetlobnega toka z odbojom delcev od trdne pregrade.
Znanstvenik je razložil belo barvo s kombinacijo vseh barv spektra. Ta sklep je osnova njegove teorije disperzije, pojava, ki ga je odkril leta 1666.
Newtonove hipoteze so naletele na velik sprejem med njegovimi sodobniki in razlagajo številne optične pojave.
Huygensova valovna teorija
Drug znanstvenik iz istega časa, Christian Huygens, se ni strinjal, da je svetloba delec. Postavil je valovno hipotezo o naravi svetlobe.
Huygens je verjel, da je ves prostor med predmeti in v samih predmetih napolnjen z etrom, svetlobno sevanje pa so impulzi, valovi, ki se širijo v tem etru. Vsak del etra, ki doseže svetlobovalovanje postane vir tako imenovanih sekundarnih valov. Poskusi o interferenci in difrakciji svetlobe so potrdili možnost valovne razlage narave svetlobe.
Huygensova teorija v njegovem času ni bila deležna velikega priznanja, saj je večina znanstvenikov nagnjena k temu, da je svetloba delček. Vendar so ga pozneje sprejeli in izpopolnili številni znanstveniki, kot sta Jung in Fresnel.
Nadaljnji razvoj pogledov
Vprašanje, kaj je svetloba v fiziki, je še naprej zanimalo znanstvenike. V 19. stoletju je James Clerk Maxwell razvil teorijo, da je svetlobno sevanje visokofrekvenčno elektromagnetno valovanje. Njegove ideje so temeljile na dejstvu, da je hitrost svetlobe v vakuumu enaka hitrosti elektromagnetnih valov.
Leta 1900 je Max Planck v znanost uvedel izraz "kvant", kar se prevaja kot "porcija", "majhna količina". Po Plancku se sevanje elektromagnetnih valov ne pojavlja neprekinjeno, ampak v delih, v kvantih.
Te ideje je razvil Albert Einstein. Predlagal je, da delci ne le oddajajo svetlobo, ampak jo tudi absorbirajo in širijo. Za njihovo označevanje je uporabil besedo "fotoni" (izraz je prvi predlagal Gilbert Lewis).
Dvojnost delcev-valov
Sodobna razlaga narave svetlobe leži v konceptu dualnosti valov-delec. Bistvo tega pojava je, da lahko snov kaže lastnosti tako valov kot delcev. Svetloba je primer takšne zadeve. Študije znanstvenikov, ki so prišli do navidez nasprotnih mnenj, so potrditev dvojne narave svetlobe. Svetloba je hkrati delec in val. Stopnja manifestacije vsake od teh lastnosti je odvisna od posebnih fizikalnih pogojev. V določenih primerih ima svetloba lastnosti elektromagnetnega valovanja, kar potrjuje valovno teorijo njegovega nastanka, v drugih primerih je svetloba tok telesc (fotonov). To daje podlago za trditev, da je svetloba delec.
Svetloba je postala prva snov v zgodovini fizike, ki je priznala prisotnost korpuskularno-valovnega dualizma. Kasneje je bila ta lastnost odkrita v številnih drugih zadevah, na primer valovno obnašanje je opaženo v molekulah in nukleonih.
Če povzamemo, lahko rečemo, da je svetloba edinstven pojav, katerega zgodovina razvoja idej ima več kot dva tisoč let. Po sodobnem razumevanju tega pojava ima svetloba dvojno naravo, ki kaže lastnosti tako valov kot delcev.
