Hvordan lys virker

Når Maxwell introducerede begrebet elektromagnetiske bølger, faldt alt på plads. Forskerne kunne nu udvikle en komplet arbejdsmodel for lys ved hjælp af termer og begreber som bølgelængde og frekvens, der var baseret på bølgernes struktur og funktion. Ifølge denne model findes lysbølger i mange størrelser. Størrelsen af en bølge måles som dens bølgelængde, som er afstanden mellem to tilsvarende punkter på på hinanden følgende bølger, normalt fra top til top eller fra bølgedal til bølgedal. Bølgelængden af det lys, vi kan se, ligger mellem 400 og 700 nanometer (eller milliardtedele af en meter). Men hele det bølgelængdeområde, der er omfattet af definitionen af elektromagnetisk stråling, strækker sig fra 0,1 nanometer, som i gammastråler, til centimeter og meter, som i radiobølger.

Lysbølger findes også i mange forskellige frekvenser. Frekvensen er det antal bølger, der passerer et punkt i rummet i løbet af et tidsinterval, som regel et sekund. Vi måler den i enheder af cyklusser (bølger) pr. sekund, eller hertz. Frekvensen af synligt lys betegnes som farve og spænder fra 430 billioner hertz, der ses som rødt, til 750 billioner hertz, der ses som violet. Igen strækker hele frekvensområdet sig ud over den synlige del, fra mindre end 3 milliarder hertz, som i radiobølger, til mere end 3 milliarder milliarder milliarder hertz (3 x 1019), som i gammastråler.

Mængden af energi i en lysbølge er proportionelt relateret til dens frekvens: Lys med høj frekvens har høj energi; lys med lav frekvens har lav energi. Så gammastråler har mest energi (en del af det, der gør dem så farlige for mennesker), og radiobølger har mindst energi. Af synligt lys har violet lys den største energi og rødt lys den mindste. Hele spektret af frekvenser og energier, som er vist i den vedlagte figur, kaldes det elektromagnetiske spektrum. Bemærk, at figuren ikke er tegnet i målestok, og at det synlige lys kun optager en tusindedel af en procent af spektret.

Dette kunne være slutningen på diskussionen, bortset fra at Albert Einstein ikke kunne lade de hurtige lysbølger ligge. Hans arbejde i begyndelsen af det 20. århundrede lod den gamle idé genopstå, at lyset måske alligevel var en partikel.