Ihmiskunta on kautta historian ajatellut valon k altaisen ilmiön luonnetta. Muinaisista ajoista nykypäivään käsitykset siitä ovat muuttuneet ja parantuneet. Suosituimmat hypoteesit olivat, että valo on hiukkanen tai a alto. Modernin tieteen haaraa, joka tutkii valon luonnetta ja käyttäytymistä kutsutaan optiikaksi.
Valoajatusten kehityshistoria
Muinaisten kreikkalaisten filosofien, kuten Aristoteleen, käsityksen mukaan valo on säteitä, jotka lähtevät ihmissilmistä. Eetterin, läpinäkyvän aineen, joka täyttää avaruuden, kautta nämä säteet leviävät, jolloin ihminen näkee esineitä.
Toinen filosofi Platon ehdotti, että aurinko on valon lähde maan päällä.
Filosofi ja matemaatikko Pythagoras uskoi, että esineistä lentää pieniä hiukkasia. Joutuessaan ihmissilmään ne antavat meille käsityksen näiden esineiden ulkonäöstä.
Näennäisestä naiivisuudesta huolimatta nämä hypoteesit loivat pohjan ajattelun jatkokehitykselle.
Joten 1600-luvulla saksalainen tiedemies Johannes Keplerilmaisi teorian, joka on lähellä Platonin ja Pythagoraan ideoita. Hänen mielestään valo on hiukkanen tai tarkemmin sanottuna jostain lähteestä etenevä hiukkasvirta.
Newtonin korpuskulaarinen hypoteesi
Tutkija Isaac Newton esitti teorian, joka yhdisti jossain määrin ristiriitaisia ajatuksia tästä ilmiöstä.
Newtonin hypoteesin mukaan valo on hiukkanen, jonka liikenopeus on erittäin suuri. Korpuskkelit etenevät homogeenisessa väliaineessa liikkuen tasaisesti ja suoraviivaisesti valonlähteestä. Jos näiden hiukkasten virtaus pääsee silmään, henkilö tarkkailee sen lähdettä.
Tutkijan mukaan verisolut olivat erikokoisia ja antoivat vaikutelman erivärisistä. Esimerkiksi suuret hiukkaset vaikuttavat siihen, että henkilö näkee punaista. Hän perusteli ilmiötä, jossa valovirran heijastuminen hiukkasten pomppaamisesta takaisin kiinteästä esteestä.
Tutkija selitti valkoisen värin spektrin kaikkien värien yhdistelmällä. Tämä johtopäätös on hänen dispersioteoriansa perusta, ilmiö, jonka hän löysi vuonna 1666.
Newtonin hypoteesit saivat suuren hyväksynnän hänen aikalaistensa keskuudessa, ja ne selittivät monia optisia ilmiöitä.
Huygensin a altoteoria
Toinen saman ajan tiedemies, Christian Huygens, ei ollut samaa mieltä siitä, että valo on hiukkanen. Hän esitti a altohypoteesin valon luonteesta.
Huygens uskoi, että kaikki esineiden välinen ja itse esineissä oleva tila on täytetty eetterillä ja valosäteily on pulsseja, tässä eetterissä eteneviä a altoja. Jokainen eetterin osa, joka saavuttaa valonaallosta tulee niin kutsuttujen toisioa altojen lähde. Kokeet valon interferenssistä ja diffraktiosta vahvistivat valon luonteen a altoselvityksen mahdollisuuden.
Huygensin teoria ei saanut paljon tunnustusta hänen aikanaan, koska useimmat tiedemiehet pitivät valoa hiukkasena. Monet tiedemiehet, kuten Jung ja Fresnel, omaksuivat sen kuitenkin myöhemmin ja tarkensivat sitä.
Näkemysten jatkokehitys
Kysymys siitä, mitä valo on fysiikassa, askarrutti edelleen tutkijoita. 1800-luvulla James Clerk Maxwell kehitti teorian, jonka mukaan valosäteily on korkeataajuisia sähkömagneettisia a altoja. Hänen ajatuksensa perustuivat siihen, että valon nopeus tyhjiössä on yhtä suuri kuin sähkömagneettisten a altojen nopeus.
Vuonna 1900 Max Planck esitteli tieteessä termin "kvantti", joka tarkoittaa "annos", "pieni määrä". Planckin mukaan sähkömagneettisten a altojen säteily ei tapahdu jatkuvasti, vaan osissa, kvantteina.
Nämä ideat on kehittänyt Albert Einstein. Hän ehdotti, että valo ei vain säteile, vaan myös hiukkaset absorboivat ja levittävät sitä. Nimeäkseen niitä hän käytti sanaa "fotonit" (termin ehdotti ensimmäisenä Gilbert Lewis).
hiukkasa altojen kaksinaisuus
Nykyaikainen selitys valon luonteesta piilee a alto-hiukkasten kaksinaisuuden käsitteessä. Tämän ilmiön ydin on, että aineella voi olla sekä a altojen että hiukkasten ominaisuuksia. Valo on esimerkki tällaisesta aineesta. Näennäisesti vastakkaisiin mielipiteisiin tulleiden tiedemiesten tutkimukset vahvistavat valon kaksoisluonteen. Valo on samanaikaisesti sekä hiukkanen että a alto. Kunkin näiden ominaisuuksien ilmenemisaste riippuu erityisistä fysikaalisista olosuhteista. Joissain tapauksissa valo osoittaa sähkömagneettisen aallon ominaisuuksia, mikä vahvistaa sen alkuperän a altoteorian, toisissa tapauksissa valo on solujen (fotonien) virta. Tämä antaa aiheen väittää, että valo on hiukkanen.
Valosta tuli ensimmäinen aine fysiikan historiassa, joka tunnusti korpuskulaaristen a altojen dualismin olemassaolon. Myöhemmin tämä ominaisuus havaittiin monissa muissakin asioissa, esimerkiksi molekyyleissä ja nukleoneissa havaitaan a altokäyttäytymistä.
Yhteenvetona voidaan todeta, että valo on ainutlaatuinen ilmiö, jonka idean kehityshistoria on yli kaksituhatta vuotta. Tämän ilmiön nykyajan käsityksen mukaan valolla on kaksoisluonne, joka osoittaa sekä a altojen että hiukkasten ominaisuudet.
