Nel corso della storia, l'umanità ha pensato alla natura di un fenomeno come la luce. Dai tempi antichi ai giorni nostri, le idee al riguardo sono cambiate e migliorate. Le ipotesi più popolari tendevano ad essere che la luce sia una particella o un'onda. La branca della scienza moderna che studia la natura e il comportamento della luce è chiamata ottica.
Storia dello sviluppo delle idee sulla luce
Secondo le idee degli antichi filosofi greci, come Aristotele, la luce è i raggi che emanano dall'occhio umano. Attraverso l'etere, una sostanza trasparente che riempie lo spazio, questi raggi si diffondono, permettendo a una persona di vedere gli oggetti.
Un altro filosofo, Platone, suggerì che il sole è la fonte di luce sulla Terra.
Il filosofo e matematico Pitagora credeva che minuscole particelle volassero fuori dagli oggetti. Entrando nell'occhio umano, ci danno un'idea dell'aspetto di questi oggetti.
Nonostante l'apparente ingenuità, queste ipotesi hanno gettato le basi per un ulteriore sviluppo del pensiero.
Così, nel 17° secolo, lo scienziato tedesco Johannes Keplerespresse una teoria vicina alle idee di Platone e di Pitagora. Secondo lui, la luce è una particella, o più precisamente, un flusso di particelle che si propaga da qualche sorgente.
Ipotesi corpuscolare di Newton
Lo scienziato Isaac Newton ha avanzato una teoria che combinava in una certa misura idee contrastanti su questo fenomeno.
Secondo l'ipotesi di Newton, la luce è una particella la cui velocità di movimento è molto alta. I corpuscoli si propagano in un mezzo omogeneo, muovendosi in modo uniforme e rettilineo dalla sorgente luminosa. Se il flusso di queste particelle entra nell'occhio, la persona ne osserva la fonte.
Secondo lo scienziato, i corpuscoli erano di dimensioni diverse, dando l'impressione di colori diversi. Ad esempio, le particelle di grandi dimensioni contribuiscono al fatto che una persona vede il rosso. Ha sostenuto il fenomeno della riflessione di un flusso di luce dal rimbalzo di particelle da una barriera solida.
Lo scienziato ha spiegato il colore bianco con una combinazione di tutti i colori dello spettro. Questa conclusione è alla base della sua teoria della dispersione, un fenomeno che scoprì nel 1666.
Le ipotesi di Newton trovarono grande accettazione tra i suoi contemporanei, spiegando molti fenomeni ottici.
Teoria delle onde di Huygens
Un altro scienziato della stessa epoca, Christian Huygens, non era d'accordo sul fatto che la luce sia una particella. Ha avanzato l'ipotesi dell'onda sulla natura della luce.
Huygens credeva che tutto lo spazio tra gli oggetti e negli oggetti stessi fosse pieno di etere, e la radiazione luminosa fosse impulsi, onde che si propagano in questo etere. Ogni sezione dell'etere, che raggiunge la luceonda diventa una sorgente delle cosiddette onde secondarie. Esperimenti sull'interferenza e sulla diffrazione della luce hanno confermato la possibilità di una spiegazione ondulatoria della natura della luce.
La teoria di Huygens non ha ricevuto molti riconoscimenti ai suoi tempi, poiché la maggior parte degli scienziati tendeva a considerare la luce come una particella. Tuttavia, è stato successivamente adottato e perfezionato da molti scienziati, come Jung e Fresnel.
Ulteriore sviluppo delle visualizzazioni
La domanda su cosa sia la luce in fisica ha continuato a occupare le menti degli scienziati. Nel 19° secolo, James Clerk Maxwell sviluppò la teoria secondo cui la radiazione luminosa è costituita da onde elettromagnetiche ad alta frequenza. Le sue idee erano basate sul fatto che la velocità della luce nel vuoto è uguale alla velocità delle onde elettromagnetiche.
Nel 1900, Max Planck introdusse nella scienza il termine "quantum", che si traduce come "porzione", "piccola quantità". Secondo Planck, la radiazione delle onde elettromagnetiche non avviene continuamente, ma in porzioni, in quanti.
Queste idee sono state sviluppate da Albert Einstein. Ha suggerito che la luce non viene solo emessa, ma anche assorbita e propagata dalle particelle. Per designarli usò la parola "fotoni" (il termine fu proposto per la prima volta da Gilbert Lewis).
Dualità particella-onda
La moderna spiegazione della natura della luce risiede nel concetto di dualità onda-particella. L'essenza di questo fenomeno è che la materia può mostrare le proprietà sia delle onde che delle particelle. La luce è un esempio di tale materia. Gli studi di scienziati giunti a opinioni apparentemente opposte confermano la duplice natura della luce. La luce è allo stesso tempo una particella e un'onda. Il grado di manifestazione di ciascuna di queste proprietà dipende dalle condizioni fisiche specifiche. In alcuni casi, la luce mostra le proprietà di un'onda elettromagnetica, confermando la teoria ondulatoria della sua origine, in altri casi, la luce è un flusso di corpuscoli (fotoni). Questo dà motivo di affermare che la luce è una particella.
La luce è diventata la prima materia nella storia della fisica, che ha riconosciuto la presenza del dualismo corpuscolare-onda. Successivamente, questa proprietà è stata scoperta in una serie di altre questioni, ad esempio, il comportamento delle onde è osservato nelle molecole e nei nucleoni.
Riassumendo, possiamo dire che la luce è un fenomeno unico, la storia dello sviluppo delle idee di cui ha più di duemila anni. Secondo la moderna comprensione di questo fenomeno, la luce ha una duplice natura, mostrando le proprietà sia delle onde che delle particelle.
