Jak funguje světlo

Jakmile Maxwell zavedl pojem elektromagnetického vlnění, vše zapadlo na své místo. Vědci nyní mohli vytvořit kompletní funkční model světla pomocí termínů a pojmů, jako je vlnová délka a frekvence, založený na struktuře a funkci vlnění. Podle tohoto modelu se světelné vlny vyskytují v mnoha velikostech. Velikost vlny se měří jako její vlnová délka, což je vzdálenost mezi dvěma odpovídajícími body na po sobě jdoucích vlnách, obvykle od vrcholu k vrcholu nebo od koryta ke korytu. Vlnová délka světla, které vidíme, se pohybuje od 400 do 700 nanometrů (neboli miliardtin metru). Celý rozsah vlnových délek zahrnutých do definice elektromagnetického záření však sahá od 0,1 nanometru, jako u gama záření, až po centimetry a metry, jako u rádiových vln.

Světelné vlny mají také mnoho frekvencí. Frekvence je počet vln, které projdou bodem v prostoru během nějakého časového intervalu, obvykle jedné sekundy. Měříme ji v jednotkách cyklů (vln) za sekundu neboli hertzů. Frekvence viditelného světla se označuje jako barva a pohybuje se od 430 bilionů hertzů, které vidíme jako červené, po 750 bilionů hertzů, které vidíme jako fialové. Celý rozsah frekvencí opět přesahuje viditelnou část, od méně než 3 miliard hertzů, jako u rádiových vln, až po více než 3 miliardy miliard hertzů (3 x 1019), jako u gama záření.

Množství energie ve světelné vlně úměrně souvisí s její frekvencí: Světlo s vysokou frekvencí má vysokou energii, světlo s nízkou frekvencí má nízkou energii. Nejvíce energie má tedy gama záření (což je součást toho, proč je pro člověka tak nebezpečné) a nejméně rádiové vlny. Z viditelného světla má největší energii fialová a nejmenší červená. Celá škála frekvencí a energií, znázorněná na přiloženém obrázku, se nazývá elektromagnetické spektrum. Všimněte si, že obrázek není nakreslen v měřítku a že viditelné světlo zaujímá pouze jednu tisícinu procenta spektra.

Tím by diskuse mohla skončit, až na to, že Albert Einstein nemohl nechat rychlé světelné vlny ležet. Jeho práce z počátku 20. století vzkřísily starou myšlenku, že světlo je přece jen možná částice.