Ánh sáng

Ánh sáng, bức xạ điện từ nằm trong vùng quang phổ và được phát hiện bởi mắt người (khoảng 380nm đến 700nm). Bức xạ điện từ xảy ra trong một dải bước sóng cực kỳ rộng, từ tia gamma có bước sóng nhỏ hơn khoảng 1 × 10-11 mét đến sóng vô tuyến được đo bằng mét. Trong quang phổ rộng, các bước sóng nhìn thấy được đối với con người chiếm một dải rất hẹp, từ khoảng 700 nanomet (nm, phần tỷ của mét) đối với ánh sáng đỏ xuống đến khoảng 400 nm đối với ánh sáng tím. Các vùng quang phổ tiếp giáp với dải nhìn thấy thường được gọi là ánh sáng cũng, hồng ngoại ở đầu và cực tím ở đầu kia. Tốc độ ánh sáng trong chân không là một hằng số vật lý cơ bản, giá trị chấp nhận hiện nay đó chính xác là 299.792.458 mét mỗi giây, tương đương khoảng 186.282 dặm mỗi giây.

## Tính chất

### **Tốc độ trong chân không**

Trong chân không, thí nghiệm đã được chứng minh bằng ánh sáng đặc biệt, hoặc bức xạ điện từ nói chung, đi đến vận tốc không thay đổi, thường được biểu thị là c = 299.792.458 m / s (xấp xỉ 300.000.000m/s) , thậm chí không có phụ gia phụ thuộc vào hệ thống tham khảo. Hiện tượng này đã làm thay đổi quan điểm của cơ học cổ điển của Isaac Newton và Albert Einstein phát hiện ra để thúc đẩy lý thuyết tương đối rộng.

### **Năng lượng, động lực và khối lượng**

Năng lượng của một photon với bước sóng λ là hc / λ, trong đó h là hằng số Planck và c là tốc độ ánh sáng trong chân không. Photon không có khối lượng nghỉ, do đó, đà của photon với năng lượng của nó chia cho tốc độ ánh sáng, h / λ. Tính trên công thức lấy từ thuyết tương đối:

E2-p2c2 = m02c4 với:

E là năng lượng của hạt

P là động lực của hạt

M0 là khối lượng còn lại

## Các lý thuyết

Trong khám phá lịch sử, đã có nhiều lý thuyết để giải thích các hiện tượng tự nhiên liên quan đến ánh sáng. Dưới đây trình bày các lý thuyết quan trọng, theo chuỗi lịch sử.

### **Lý thuyết hạt về ánh sáng**

Lý thuyết hạt của ánh sáng, được Isaac Newton tạo ra, đó là chuyển động của các hạt vật chất. Lý thuyết này giải thích hiện tượng phản xạ và một số tính chất khác của ánh sáng; Tuy nhiên các hiện tượng không giải thích được như nhiễu, sóng nhiễu xạ trong tự nhiên.

### **Lý thuyết sóng của ánh sáng**

Lý thuyết sóng của ánh sáng, Christiaan Huygens đã được đưa ra, cho biết, dòng ánh sáng là của sự lan truyền sóng. Lý thuyết này giải thích rất nhiều hiện tượng của sóng tự nhiên của ánh sáng như nhiễu, nhiễu xạ; Và giải thích tốt hơn hiện tượng khúc xạ và phản xạ.

Lý thuyết sóng và lý thuyết hạt của ánh sáng được sinh ra cùng một lúc, vào thế kỷ 17 và đã gây ra cuộc tranh luận lớn giữa hai trường học.

1817, Thomas Young đề xuất rằng các sóng ánh sáng là sóng ngang chứ không phải sóng dọc. Chúng ta dao động vuông góc với hướng lan truyền, và không theo hướng truyền dẫn, như sóng âm.

### **Lý thuyết Điện từ**

Sau khi lý thuyết sóng và lý thuyết hạt sinh ra, lý thuyết điện từ của James Clerk Maxwell năm 1865, đã xác nhận lại làn sóng của ánh sáng. Cụ thể, lý thuyết này kết nối các hiện tượng quang học để nghiên cứu các hiện tượng điện từ, ánh sáng chỉ cho thấy một trường hợp cụ thể của sóng điện từ.

Các thí nghiệm thứ hai về sóng điện từ, như Heinrich Rudolf Hertz năm 1887, đã khẳng định tính chính xác của lý thuyết Maxwell.

### **Ether**

Sau thành công của lý thuyết điện từ, khái niệm sóng ánh sáng lan truyền được chấp nhận rộng rãi. Sự hiểu biết về các sóng cơ học, như âm thanh của cơ học cổ điển, đã khiến các nhà khoa học giả thuyết rằng sự lan truyền sóng ánh sáng như sóng cơ học trong môi trường giả định ête, xuyên qua vũ trụ, nhưng độ cứng cao hơn kim cương.

Cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20, nhiều thí nghiệm tìm kiếm sự tồn tại của ête, như thí nghiệm Michelson-Morley, đã thất bại, đồng thời họ cho thấy tốc độ ánh sáng là không đổi bất kể hệ thống tham chiếu; Do đó, môi trường không thể tồn tại một loại lan ether cố định.

### **Thuyết tương đối**

Lý thuyết tương đối của Albert Einstein ra đời, năm 1905, với mục đích ban đầu là giải thích hiện tượng tốc độ ánh sáng không phải là hệ thống tham chiếu phụ thuộc và sự không tồn tại của môi trường ête bằng cách thay đổi các ràng buộc cơ học cổ điển.

Trong lý thuyết tương đối, các tiên đề của cơ học đã được thay đổi, để đảm bảo thông qua hệ thống chuyển đổi tham khảo, tốc độ ánh sáng là không đổi. Lý thuyết này có vận động không giải thích được của các vật ở tốc độ cao và tiếp tục mở rộng lý thuyết tương đối rộng, điều này giải thích chuyển động của ánh sáng nói riêng và nói chung vật liệu trong không gian bị méo mó bởi vật chất.

Thí nghiệm đo độ uốn cong của các ngôi sao khi đi gần mặt trời, nhật thực lần đầu tiên vào năm 1919, đã khẳng định tính chính xác của thuyết tương đối rộng.

### **Lý thuyết lượng tử về ánh sáng**

Lý thuyết lượng tử của ánh sáng và vật chất nói riêng, nói chung khi bức xạ của người da đen được giải thích bởi Max Planck và hiệu ứng quang điện được giải thích bởi Albert Einstein là cần thiết để giả thuyết rằng ánh sáng ánh sáng là sự chuyển động của từng hạt, gọi là photon.

Do tính chất sóng của các hạt và quan sát thấy ở ánh sáng, và đối với tất cả các vật liệu nói chung, lý thuyết lượng tử đưa ra kết luận về sự giống nhau giữa hạt và hạt của ánh sáng và vật chất; Được tóm tắt trong công thức de Broglie, 1924, sự tiếp xúc giữa một hạt đà và bước sóng của nó.