Światło - co to jest?

W świecie, w którym żyjemy, ciągle otacza nas światło. Pochodzi ono z różnych źródeł, w ciągu dnia dostarcza nam je Słońce, po zmroku żarówka, do rozświetlenia ciemnych zakamarków używamy latarki, a jak wysiądzie prąd otrzymujemy je od świec. Z doświadczenia wiemy, że umożliwia nam ono dostrzeżenie tego, co nas otacza, Dzięki niemu widzimy, wiemy także, że daje nam ciepło, ale dlaczego tak jest? Czy kiedykolwiek zastanawialiśmy się, czym tak naprawdę jest światło i jaka jest jego natura?

Naturą światła zajmowały się największe umysły w historii nauki. Korpuskularna teoria światła została stworzona w 1675 roku przez Isaaca Newtona. Uważał on, że promienie światła zbudowane są z maleńkich kulistych cząstek – korpuskuł, które wylatują ze źródła światła, przemieszczają się z olbrzymimi prędkościami po linii prostej i znajdują się bardzo blisko siebie. Dzięki badaniom, jakie przeprowadzał Newton nad światłem wiemy, że promień słońca można za pomocą pryzmatu rozszczepić na kolorowe widmo (takie samo jak tęcza), jest on także twórcą teleskopu, w którym po raz pierwszy zastosowano zwierciadła zamiast soczewek.

Christiaan Huygens  nie zgadzał się z teorią Newtona o korpuskularnej naturze światła i w 1690 roku ogłosił swoją falową teorię, w której pokazywał, że światło to fala. Warto również zauważyć, że Huygens jako pierwszy obliczył prędkość światła. Jego wynik, co prawda odbiega od poprawnego, nie mniej jednak dokonał na tamte czasy czegoś, co wydawało się niemożliwe. Teoria Huygensa nie znalazła poparcia w ówczesnym naukowym świecie i została zapomniana na ponad 100 lat, dopiero odkrycie interferencji światła (jest to nałożenie na siebie fal spójnych pochodzących z różnych źródeł) dokonane przez Thomasa Younga w 1801 roku, potwierdziło jednoznacznie, że światło jest falą.

Jednak nie jest to koniec ewolucji teorii opisującej, czym tak naprawdę jest światło. W drugiej połowie XIX wieku James Maxwell odkrył, że światło nie jest zwykłą falą, jest ono falą elektromagnetyczną. Odkrycie Maxwella oznaczało, że światło może przemieszczać się w próżni, przyczyniło się ono także, do opisania natury światła, jaką znamy. W 1905 roku Albert Einstein, opierając się na korpuskularnej teorii Newtona wyjaśnił zjawiska, których nie dało się wyjaśnić za pomocą teorii falowej. Uważał on, że światło rozchodzi się w postaci określonych porcji energii zwanej fotonami. Dzięki temu zarówno teoria korpuskularna jak i teoria falowa okazały się prawdziwe, i tylko razem opisują nam prawdziwą naturę światła zwaną dualizmem korpuskularno-falowym.

Tym, co najczęściej rozumiemy pod pojęciem światła, jest ten jego fragment, który widzimy, zwanym przez fizyków światłem widzialnym i zawiera się w długości fali od około 400 do 700 nanometrów ( nanometr jest jedną miliardową częścią metra). Światło, zwane też promieniowaniem widzialnym odbierane jest przez siatkówkę ludzkiego oka, dlatego też granica długości fal, jaka zastała przyjęta jest umowna, i indywidualnie zależy od każdego z nas.

Prędkość promienia świetlnego jest jedną z najważniejszych wielkości fizycznych, jego prędkość obliczona dla wiązki światła w próżni jest stała wynosi około 300 000 km/s. Inaczej mówiąc, aby wiązka światła dotarła z Księżyca na Ziemię potrzebuję do przebycia tej drogi około 1,5 sekundy, czyli dokładnie tyle ile potrzebujemy żeby pięć razy mrugnąć.