Cum funcționează lumina

După ce Maxwell a introdus conceptul de unde electromagnetice, totul s-a pus la punct. Oamenii de știință puteau acum să dezvolte un model complet de lucru al luminii, folosind termeni și concepte, cum ar fi lungimea de undă și frecvența, bazate pe structura și funcția undelor. Conform acestui model, undele luminoase au mai multe dimensiuni. Dimensiunea unei unde se măsoară prin lungimea sa de undă, care reprezintă distanța dintre două puncte corespunzătoare de pe undele succesive, de obicei de la un vârf la altul sau de la o depresiune la alta. Lungimea de undă a luminii pe care o putem vedea variază între 400 și 700 de nanometri (sau miliardimi de metru). Dar întreaga gamă de lungimi de undă inclusă în definiția radiației electromagnetice se extinde de la 0,1 nanometri, ca în cazul razelor gamma, până la centimetri și metri, ca în cazul undelor radio.

Undele luminoase au, de asemenea, mai multe frecvențe. Frecvența este numărul de unde care trec printr-un punct din spațiu în orice interval de timp, de obicei o secundă. O măsurăm în unități de cicluri (unde) pe secundă, sau hertzi. Frecvența luminii vizibile este denumită culoare și variază de la 430 trilioane de hertzi, văzută ca roșu, la 750 trilioane de hertzi, văzută ca violet. Din nou, întreaga gamă de frecvențe se extinde dincolo de porțiunea vizibilă, de la mai puțin de 3 miliarde de hertzi, ca în cazul undelor radio, până la mai mult de 3 miliarde de miliarde de hertzi (3 x 1019), ca în cazul razelor gamma.

Cantitatea de energie dintr-o undă luminoasă este proporțională cu frecvența sa: Lumina de înaltă frecvență are o energie mare; lumina de joasă frecvență are o energie mică. Astfel, razele gamma au cea mai multă energie (o parte din ceea ce le face atât de periculoase pentru oameni), iar undele radio au cea mai mică. Dintre luminile vizibile, violetul are cea mai mare energie, iar roșul cea mai mică. Întreaga gamă de frecvențe și energii, prezentată în figura alăturată, este cunoscută sub numele de spectru electromagnetic. Rețineți că figura nu este desenată la scară și că lumina vizibilă ocupă doar o miime de procent din spectru.

Acesta ar putea fi sfârșitul discuției, doar că Albert Einstein nu putea lăsa să zacă undele luminoase de viteză. Lucrările sale de la începutul secolului al XX-lea au resuscitat vechea idee că lumina, doar poate, era, până la urmă, o particulă.