Al llarg de la història, la humanitat ha pensat en la naturalesa d'un fenomen com la llum. Des de l'antiguitat fins als nostres dies, les idees al respecte han canviat i millorat. Les hipòtesis més populars solien ser que la llum és una partícula o una ona. La branca de la ciència moderna que estudia la naturalesa i el comportament de la llum s'anomena òptica.
Història del desenvolupament d'idees sobre la llum
Segons les idees dels filòsofs grecs antics, com Aristòtil, la llum són els raigs que emanen de l'ull humà. A través de l'èter, una substància transparent que omple l'espai, aquests raigs s'estenen i permeten que una persona vegi objectes.
Un altre filòsof, Plató, va suggerir que el sol és la font de llum a la Terra.
El filòsof i matemàtic Pitàgores creia que les partícules diminutes volen fora dels objectes. Entrant a l'ull humà, ens donen una idea de l'aspecte d'aquests objectes.
Malgrat l'aparent ingenuïtat, aquestes hipòtesis van establir les bases per a un desenvolupament posterior del pensament.
Així, al segle XVII, el científic alemany Johannes Keplerexpressava una teoria propera a les idees de Plató i Pitàgores. Segons la seva opinió, la llum és una partícula, o més precisament, un corrent de partícules que es propaguen des d'alguna font.
Hipòtesi corpuscular de Newton
El científic Isaac Newton va presentar una teoria que combinava fins a cert punt idees contradictòries sobre aquest fenomen.
Segons la hipòtesi de Newton, la llum és una partícula la velocitat de moviment de la qual és molt alta. Els corpuscles es propaguen en un medi homogeni, movent-se de manera uniforme i rectilini des de la font de llum. Si el flux d'aquestes partícules entra a l'ull, la persona observa la seva font.
Segons el científic, els corpuscles eren de diferents mides, donant la impressió de colors diferents. Per exemple, les partícules grans contribueixen al fet que una persona vegi vermell. Va argumentar el fenomen de la reflexió d'un corrent de llum pel rebot de partícules d'una barrera sòlida.
El científic va explicar el color blanc mitjançant una combinació de tots els colors de l'espectre. Aquesta conclusió és la base de la seva teoria de la dispersió, un fenomen que va descobrir el 1666.
Les hipòtesis de Newton van trobar una gran acceptació entre els seus contemporanis, explicant molts fenòmens òptics.
Teoria ondulatòria de Huygens
Un altre científic de la mateixa època, Christian Huygens, no estava d'acord que la llum sigui una partícula. Va proposar la hipòtesi ondulatòria de la naturalesa de la llum.
Huygens creia que tot l'espai entre els objectes i en els mateixos objectes s'omple d'èter, i la radiació lumínica són polsos, ones que es propaguen en aquest èter. Cada secció de l'èter, que arriba a la lluml'ona es converteix en una font de les anomenades ones secundàries. Els experiments sobre la interferència i la difracció de la llum van confirmar la possibilitat d'una explicació ondulatòria de la naturalesa de la llum.
La teoria de Huygens no va rebre gaire reconeixement en la seva època, ja que la majoria dels científics acostumaven a considerar que la llum era una partícula. Tanmateix, posteriorment va ser adoptat i perfeccionat per molts científics, com Jung i Fresnel.
Més desenvolupament de visualitzacions
La qüestió de què és la llum a la física va continuar ocupant la ment dels científics. Al segle XIX, James Clerk Maxwell va desenvolupar la teoria que la radiació lumínica és ones electromagnètiques d' alta freqüència. Les seves idees es basaven en el fet que la velocitat de la llum en el buit és igual a la velocitat de les ones electromagnètiques.
L'any 1900, Max Planck va introduir el terme "quantum" a la ciència, que es tradueix com a "porció", "petita quantitat". Segons Planck, la radiació de les ones electromagnètiques no es produeix de manera contínua, sinó en porcions, en quants.
Aquestes idees van ser desenvolupades per Albert Einstein. Va suggerir que la llum no només s'emet, sinó que també s'absorbeix i es propaga per partícules. Per designar-los, va utilitzar la paraula "fotons" (el terme va ser proposat per primera vegada per Gilbert Lewis).
Dualitat d'ones de partícules
L'explicació moderna de la naturalesa de la llum es troba en el concepte de dualitat ona-partícula. L'essència d'aquest fenomen és que la matèria pot presentar les propietats tant de les ones com de les partícules. La llum és un exemple d'aquesta matèria. Els estudis de científics que han arribat a opinions aparentment oposades són la confirmació de la naturalesa dual de la llum. La llum és alhora una partícula i una ona. El grau de manifestació de cadascuna d'aquestes propietats depèn de les condicions físiques específiques. En determinats casos, la llum presenta les propietats d'una ona electromagnètica, confirmant la teoria ondulatòria del seu origen, en altres casos, la llum és un corrent de corpuscles (fotons). Això dóna motius per afirmar que la llum és una partícula.
La llum es va convertir en la primera matèria de la història de la física, que va reconèixer la presència del dualisme d'ones corpusculars. Més tard, aquesta propietat es va descobrir en una sèrie d' altres qüestions, per exemple, el comportament de les ones s'observa en molècules i nucleons.
En resum, podem dir que la llum és un fenomen únic, la història del desenvolupament d'idees sobre el qual té més de dos mil anys. Segons la comprensió moderna d'aquest fenomen, la llum té una naturalesa dual, mostrant les propietats tant de les ones com de les partícules.
