Šviesa

Kitos reikšmės – Šviesa (reikšmės).

Šviesa yra elektromagnetinis spinduliavimas, kurio bangos ilgis yra matomas akiai arba, bendresne prasme, elektromagnetinis spinduliavimas nuo infraraudonųjų iki ultravioletinių spindulių.

Šviesa turi dvilypę prigimtį:

Elektromagnetinės bangos,
Šviesos dalelių – fotonų – srautas.

Šviesos teorijos

Ankstyvosios teorijos

Apie 55 m. pr. m. e. Lukrecijus, tęsdamas atomistų idėjas, rašė, kad šviesa ir šiluma pasiekianti mus iš Saulės susideda iš mažų dalelių.

Elektromagnetinė teorija

Elektromagnetinis spektras

1845 m. Maiklas Faradėjus atrado, kad šviesai sklindant poliarizuojančia medžiaga, poliarizacijos kampas gali būti keičiamas išoriniu magnetiniu lauku. Tai buvo pirmasis atrastas efektas, rodantis, kad šviesa yra susijusi su elektromagnetizmu. Remdamasis šio eksperimento rezultatais Faradėjus 1847 m. pasiūlė teiginį, kad šviesa yra aukšto dažnio elektromagnetinės bangos.

Faradėjaus eksperimentai buvo vienas svarbiausių veiksnių, leidusių Džeimsui Klarkui Maksvelui sukurti elektromagnetinio lauko teoriją. Iš šios teorijos išplaukė, kad elektromagnetinės bangos tuščioje erdvėje turi sklisti pastoviu greičiu, kurio skaitinė vertė yra lygi šviesos greičiui. Tuo remdamasis Maksvelas padarė išvadą, kad šviesa yra ne kas kita, kaip tam tikro dažnio elektromagnetinės bangos. Pirmą kartą ši išvada buvo paskelbta 1862 m., veikale Apie fizines jėgos linijas (On Physical Lines of Force). 1873 m. Maksvelas paskelbė matematinę savo teorijos formuluotę, kurios pagrindinis rezultatas buvo Maksvelo lygtys, aprašančios elektromagnetinio lauko savybes bei elgesį.

Netrukus vokiečių fizikas Heinrichas Rudolfas Hercas, sugeneravęs radijo bangas, pademonstravo, kad pastarosios pasižymi tokiomis pat savybėmis, kaip ir šviesa, t. y., difrakcija, interferencija, atspindžiu. Tai galutinai įrodė vienodą šviesos ir elektromagnetinių bangų prigimtį.

Kvantinė teorija

M. Plankas teigė, jog šviesos šaltinis šviesą spinduliuoja ne ištisai, o tam tikromis porcijomis – kvantais. Į kvantą galima žiūrėti kaip į savotišką šviesos dalelę – fotoną. Šviesą gali spinduliuoti ir aplink atomo branduolį skriejantys elektronai.

Arčiau atomo branduolio esančiose orbitose skriejantys elektronai turi mažiau energijos nei tolimesnėse orbitose skriejantys elektronai. Jei elektronas gauna kiekį energijos, jis turi peršokti į toliau branduolio esančią orbitą (tokie elektronai vadinami sužadintaisiais), tačiau judėdamas jis praranda energiją ir natūraliai grįžta į savo vietą.

Energija, kurią išskiria elektronas, lygi skirtumui tarp energijos lygių. Šį kvantą energijos elektronas gali išspinduliuoti fotono forma.

Elektromagnetines bangas, kurių ilgiai yra nuo 700 nm (raudona spalva) iki 400 nm (violetinė spalva), žmogaus akis fiksuoja ir supranta kaip šviesą.

Fizinės savybės

Matoma šviesa yra spektro dalis tarp 380 nanometrų (sutrumpintai nm) ir 750 nm (ore) bangų ilgio.

1945 m. Austrijos fizikos instituto direktorius prof. Feliksas Ehrenhaftas atliko bandymus su vakuuminiame inde esančiomis mažomis grafito dalelėmis. Jas apšvietė stipria šviesa. Dalelės pakilo viršun, sukosi apie savo ašį, bei judėjo elipse. Jis priėjo prie išvados, kad „šviesa turi sukamąją jėgą“.