Počas celej histórie ľudstvo premýšľalo o povahe takého javu, akým je svetlo. Od staroveku až po súčasnosť sa predstavy o ňom menili a zlepšovali. Najpopulárnejšie hypotézy boli, že svetlo je častica alebo vlna. Odvetvie modernej vedy, ktoré študuje povahu a správanie svetla, sa nazýva optika.
História vývoja myšlienok o svetle
Podľa predstáv starých gréckych filozofov, akým bol napríklad Aristoteles, sú svetlo lúče vychádzajúce z ľudského oka. Cez éter, priehľadnú látku, ktorá vypĺňa priestor, sa tieto lúče šíria a umožňujú človeku vidieť predmety.
Iný filozof Platón navrhol, že zdrojom svetla na Zemi je slnko.
Filozof a matematik Pytagoras veril, že drobné častice vyletujú z predmetov. Keď sa dostanú do ľudského oka, dajú nám predstavu o vzhľade týchto predmetov.
Napriek zdanlivej naivite položili tieto hypotézy základ pre ďalší rozvoj myslenia.
Takže v 17. storočí nemecký vedec Johannes Keplervyjadril teóriu blízku myšlienkam Platóna a Pytagora. Svetlo je podľa neho častica, presnejšie povedané prúd častíc šíriaci sa z nejakého zdroja.
Newtonova korpuskulárna hypotéza
Vedec Isaac Newton predložil teóriu, ktorá spájala do určitej miery protichodné predstavy o tomto fenoméne.
Podľa Newtonovej hypotézy je svetlo častica, ktorej rýchlosť pohybu je veľmi vysoká. Korpuskuly sa šíria v homogénnom prostredí a pohybujú sa rovnomerne a priamočiaro od zdroja svetla. Ak tok týchto častíc vstúpi do oka, potom človek pozoruje jeho zdroj.
Podľa vedca mali krvinky rôzne veľkosti, čo vyvolávalo dojem rôznych farieb. Napríklad veľké častice prispievajú k tomu, že človek vidí červenú. Argumentoval fenoménom odrazu prúdu svetla odrazom častíc od pevnej bariéry.
Vedec vysvetlil bielu farbu kombináciou všetkých farieb spektra. Tento záver je základom jeho teórie disperzie, fenoménu, ktorý objavil v roku 1666.
Newtonove hypotézy našli veľké uznanie medzi jeho súčasníkmi, pretože vysvetľujú mnohé optické javy.
Huygensova vlnová teória
Ďalší vedec toho istého času, Christian Huygens, nesúhlasil s tým, že svetlo je častica. Predložil vlnovú hypotézu o povahe svetla.
Huygens veril, že celý priestor medzi objektmi a v objektoch samotných je vyplnený éterom a svetelné žiarenie sú pulzy, vlny šíriace sa v tomto éteri. Každý úsek éteru, ktorý dosiahne svetlovlna sa stáva zdrojom takzvaných sekundárnych vĺn. Experimenty na interferencii a difrakcii svetla potvrdili možnosť vlnového vysvetlenia podstaty svetla.
Huygensova teória nezískala v jeho dobe veľké uznanie, pretože väčšina vedcov mala tendenciu považovať svetlo za časticu. Následne ho však prijali a vylepšili mnohí vedci, ako napríklad Jung a Fresnel.
Ďalší vývoj pohľadov
Otázka, čo je svetlo vo fyzike, naďalej zamestnávala mysle vedcov. V 19. storočí James Clerk Maxwell vyvinul teóriu, že svetelné žiarenie sú vysokofrekvenčné elektromagnetické vlny. Jeho myšlienky boli založené na skutočnosti, že rýchlosť svetla vo vákuu sa rovná rýchlosti elektromagnetických vĺn.
V roku 1900 zaviedol Max Planck do vedy pojem „kvantum“, ktorý sa prekladá ako „porcia“, „malé množstvo“. Podľa Plancka sa vyžarovanie elektromagnetických vĺn nevyskytuje nepretržite, ale po častiach, v kvantách.
Tieto nápady vyvinul Albert Einstein. Navrhol, že svetlo nie je len vyžarované, ale aj absorbované a šírené časticami. Na ich označenie použil slovo „fotóny“(tento termín ako prvý navrhol Gilbert Lewis).
Dualita častíc a vĺn
Moderné vysvetlenie podstaty svetla spočíva v koncepte vlnovo-časticovej duality. Podstatou tohto javu je, že hmota môže vykazovať vlastnosti vĺn aj častíc. Svetlo je príkladom takejto hmoty. Štúdie vedcov, ktorí dospeli k zdanlivo opačným názorom, sú potvrdením duálnej povahy svetla. Svetlo je častica aj vlna zároveň. Stupeň prejavu každej z týchto vlastností závisí od konkrétnych fyzikálnych podmienok. V niektorých prípadoch svetlo vykazuje vlastnosti elektromagnetického vlnenia, čo potvrdzuje vlnovú teóriu jeho pôvodu, v iných prípadoch je svetlo prúdom teliesok (fotónov). To dáva dôvod tvrdiť, že svetlo je častica.
Svetlo sa stalo prvou hmotou v histórii fyziky, ktorá rozpoznala prítomnosť korpuskulárneho vlnového dualizmu. Neskôr bola táto vlastnosť objavená v mnohých iných záležitostiach, napríklad vlnové správanie sa pozoruje v molekulách a nukleónoch.
V súhrne môžeme povedať, že svetlo je jedinečný fenomén, ktorého história vývoja myšlienok má viac ako dvetisíc rokov. Podľa moderného chápania tohto javu má svetlo dvojakú povahu, pričom vykazuje vlastnosti vĺn aj častíc.
