Πώς η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια έχει χαρακτηριστικά κύματος και σωματιδίων;
Συμπεριφορά που μοιάζει με κύμα:
* περίθλαση και παρεμβολή: Το φως στρέφεται γύρω από τα εμπόδια (περίθλαση) και μπορεί να δημιουργήσει πρότυπα παρεμβολής όταν επικαλύπτονται τα κύματα (παρόμοια με τα κύματα νερού).
* πόλωση: Το φως μπορεί να είναι πολωμένο, πράγμα που σημαίνει ότι οι ταλαντώσεις του περιορίζονται σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο, παρόμοιο με το πώς ένα σχοινί μπορεί να δονείται πάνω και κάτω ή δίπλα στο πλάι.
* Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα: Τα διαφορετικά χρώματα του φωτός, και ακόμη και οι αόρατες μορφές όπως τα ραδιοκύματα και οι ακτίνες Χ, είναι μόνο παραλλαγές στο μήκος κύματος και τη συχνότητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.
Συμπεριφορά που μοιάζει με σωματίδια:
* φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα: Όταν το φως χτυπά μια μεταλλική επιφάνεια, μπορεί να εκτοξεύσει ηλεκτρόνια. Η ενέργεια των εκτοξευόμενων ηλεκτρονίων εξαρτάται από τη συχνότητα του φωτός, όχι την έντασή του. Αυτό υποδηλώνει ότι το φως αποτελείται από διακριτά πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια.
* Compton Scattering: Όταν το φως αλληλεπιδρά με ηλεκτρόνια, μπορεί να χάσει ενέργεια και να αλλάξει την κατεύθυνση. Αυτή η απώλεια ενέργειας εξηγείται από το φωτόνιο που χάνει ενέργεια στο ηλεκτρόνιο, όπως μια σύγκρουση μπάλας μπιλιάρδου.
* ακτινοβολία μαύρου σώματος: Τα καυτά αντικείμενα εκπέμπουν ένα φάσμα φωτός. Η κορυφή του φάσματος μετατοπίζεται σε υψηλότερες συχνότητες καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Αυτό το φαινόμενο εξηγείται από την ποσοτικοποίηση της φωτεινής ενέργειας (φωτόνια).
Συμφιλίωση της δυαδικότητας:
Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι το φως δεν συμπεριφέρεται ταυτόχρονα ως κύμα και σωματίδιο. Είναι το πώς παρατηρούμε και αλληλεπιδρούμε με το φως που αποκαλύπτει αυτές τις διαφορετικές πτυχές.
* Η συμπεριφορά κύματος παρατηρείται όταν το φως αλληλεπιδρά με αντικείμενα μεγαλύτερα από το μήκος κύματος (όπως σε περίθλαση ή παρεμβολή).
* Η συμπεριφορά των σωματιδίων παρατηρείται όταν το φως αλληλεπιδρά με αντικείμενα μικρότερα από το μήκος κύματος (Όπως στο φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα ή στη σκέδαση Compton).
Η Quantum Mechanics Το μοντέλο εξηγεί αυτή τη δυαδικότητα δηλώνοντας ότι το φως δεν είναι κύμα ή σωματίδιο με την κλασσική έννοια, αλλά μάλλον ένα κβαντικό φαινόμενο με ιδιότητες κύματος και σωματιδίων. Αυτή η ιδέα είναι ένα βασικό μέρος της κατανόησης της φύσης του φωτός και της ύλης.
