Door de geschiedenis heen heeft de mensheid nagedacht over de aard van een fenomeen als licht. Van de oudheid tot de dag van vandaag zijn de ideeën erover veranderd en verbeterd. De meest populaire hypothesen waren meestal dat licht een deeltje of een golf is. De tak van de moderne wetenschap die de aard en het gedrag van licht bestudeert, wordt optica genoemd.
Geschiedenis van de ontwikkeling van ideeën over licht
Volgens de ideeën van oude Griekse filosofen, zoals Aristoteles, is licht de stralen die uit het menselijk oog komen. Door de ether, een transparante substantie die de ruimte vult, verspreiden deze stralen zich, waardoor een persoon objecten kan zien.
Een andere filosoof, Plato, suggereerde dat de zon de lichtbron op aarde is.
De filosoof en wiskundige Pythagoras geloofde dat kleine deeltjes uit objecten vliegen. Ze komen in het menselijk oog en geven ons een idee van het uiterlijk van deze objecten.
Ondanks de schijnbare naïviteit, legden deze hypothesen de basis voor de verdere ontwikkeling van het denken.
Dus, in de 17e eeuw, de Duitse wetenschapper Johannes Keplerformuleerde een theorie die dicht bij de ideeën van Plato en Pythagoras lag. Volgens hem is licht een deeltje, of beter gezegd, een stroom deeltjes die zich voortplant vanuit een of andere bron.
corpusculaire hypothese van Newton
Wetenschapper Isaac Newton bracht een theorie naar voren die tot op zekere hoogte tegenstrijdige ideeën over dit fenomeen combineerde.
Volgens de hypothese van Newton is licht een deeltje waarvan de bewegingssnelheid erg hoog is. Bloedlichaampjes planten zich voort in een homogeen medium en bewegen uniform en rechtlijnig vanuit de lichtbron. Als de stroom van deze deeltjes het oog binnenkomt, neemt de persoon de bron waar.
Volgens de wetenschapper waren de bloedlichaampjes van verschillende grootte, wat de indruk wekte van verschillende kleuren. Grote deeltjes dragen er bijvoorbeeld toe bij dat een mens rood ziet. Hij beargumenteerde het fenomeen van weerkaatsing van een lichtstroom door de terugkaatsing van deeltjes van een vaste barrière.
De wetenschapper verklaarde de witte kleur door een combinatie van alle kleuren van het spectrum. Deze conclusie is de basis van zijn theorie van dispersie, een fenomeen dat hij in 1666 ontdekte.
Newtons hypothesen vonden grote acceptatie bij zijn tijdgenoten en verklaarden veel optische fenomenen.
Huygens' golftheorie
Een andere wetenschapper uit dezelfde tijd, Christian Huygens, was het er niet mee eens dat licht een deeltje is. Hij bracht de golfhypothese van de aard van licht naar voren.
Huygens geloofde dat alle ruimte tussen objecten en in de objecten zelf gevuld is met ether, en dat lichtstraling pulsen zijn, golven die zich in deze ether voortplanten. Elk deel van de ether dat het licht bereiktgolf wordt een bron van zogenaamde secundaire golven. Experimenten met de interferentie en diffractie van licht bevestigden de mogelijkheid van een golfverklaring van de aard van licht.
Huygens' theorie kreeg in zijn tijd niet veel erkenning, omdat de meeste wetenschappers licht als een deeltje beschouwden. Het werd echter later overgenomen en verfijnd door vele wetenschappers, zoals Jung en Fresnel.
Verdere ontwikkeling van opvattingen
De vraag wat licht is in de natuurkunde bleef de hoofden van wetenschappers bezighouden. In de 19e eeuw ontwikkelde James Clerk Maxwell de theorie dat lichtstraling hoogfrequente elektromagnetische golven zijn. Zijn ideeën waren gebaseerd op het feit dat de lichtsnelheid in een vacuüm gelijk is aan de snelheid van elektromagnetische golven.
In 1900 introduceerde Max Planck de term 'kwantum' in de wetenschap, wat zich verta alt als 'portie', 'kleine hoeveelheid'. Volgens Planck vindt de straling van elektromagnetische golven niet continu plaats, maar in delen, in quanta.
Deze ideeën zijn ontwikkeld door Albert Einstein. Hij suggereerde dat licht niet alleen wordt uitgestraald, maar ook door deeltjes wordt geabsorbeerd en verspreid. Om ze aan te duiden, gebruikte hij het woord "fotonen" (de term werd voor het eerst voorgesteld door Gilbert Lewis).
Deeltje-golf dualiteit
De moderne verklaring van de aard van licht ligt in het concept van de dualiteit van golven en deeltjes. De essentie van dit fenomeen is dat materie de eigenschappen van zowel golven als deeltjes kan vertonen. Licht is daar een voorbeeld van. De studies van wetenschappers die tot ogenschijnlijk tegengestelde meningen zijn gekomen, bevestigen de tweeledige aard van licht. Licht is tegelijkertijd een deeltje en een golf. De mate van manifestatie van elk van deze eigenschappen hangt af van de specifieke fysieke omstandigheden. In bepaalde gevallen vertoont licht de eigenschappen van een elektromagnetische golf, wat de golftheorie van zijn oorsprong bevestigt, in andere gevallen is licht een stroom van bloedlichaampjes (fotonen). Dit geeft reden om te stellen dat licht een deeltje is.
Licht werd de eerste materie in de geschiedenis van de natuurkunde, die de aanwezigheid van corpusculaire-golf-dualisme erkende. Later werd deze eigenschap ontdekt in een aantal andere zaken, zo wordt golfgedrag waargenomen in moleculen en nucleonen.
Samenvattend kunnen we zeggen dat licht een uniek fenomeen is, waarvan de geschiedenis van de ontwikkeling van ideeën meer dan tweeduizend jaar bestaat. Volgens de moderne opvatting van dit fenomeen heeft licht een tweeledig karakter en toont het de eigenschappen van zowel golven als deeltjes.
