Πότε το φως συμπεριφέρεται σαν κύμα και πότε ένα σωματίδιο;

Το φως παρουσιάζει τόσο κύμα όσο και συμπεριφορά που μοιάζει με σωματίδια, μια έννοια γνωστή ως δυαδικότητα των σωματιδίων κύματος. Δεν είναι ένα απλό θέμα φωτός να είναι το ένα ή το άλλο, αλλά μάλλον ότι εμφανίζει διαφορετικές πτυχές ανάλογα με το πώς αλληλεπιδρούμε με αυτό ή το παρατηρούμε.

Εδώ είναι μια κατανομή του πότε το φως συμπεριφέρεται σαν κύμα και όταν συμπεριφέρεται σαν σωματίδιο:

Συμπεριφορά που μοιάζει με κύμα:

* περίθλαση και παρεμβολή: Το φως στρέφεται γύρω από τα εμπόδια (περίθλαση) και τα κύματα από διαφορετικές πηγές μπορούν να αλληλεπιδρούν για να παράγουν πρότυπα παρεμβολών (φωτεινές και σκοτεινές ζώνες), τα οποία είναι χαρακτηριστικά των κυμάτων. Αυτό φαίνεται σε φαινόμενα όπως τα χρώματα σε φυσαλίδες σαπουνιού, η λειτουργία των λέιζερ και η περίθλαση του φωτός μέσα από τις στενές σχισμές.

* πόλωση: Το φως μπορεί να είναι πολωμένο, πράγμα που σημαίνει ότι οι ταλαντώσεις του περιορίζονται σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο. Πρόκειται για μια άλλη ιδιότητα κύματος και χρησιμοποιείται σε πολωμένα γυαλιά ηλίου και οθόνες LCD.

* ταχύτητα: Το φως ταξιδεύει με σταθερή ταχύτητα σε κενό, ανεξάρτητα από τη συχνότητα ή το μήκος κύματος, το οποίο είναι χαρακτηριστικό των κυμάτων.

Συμπεριφορά που μοιάζει με σωματίδια:

* φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα: Όταν το φως λάμπει σε ορισμένα μέταλλα, εκπέμπονται ηλεκτρόνια. Η ενέργεια αυτών των ηλεκτρονίων είναι άμεσα ανάλογη με τη συχνότητα του φωτός, όχι την έντασή του, υποδηλώνει ότι το φως αποτελείται από πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια.

* Compton Scattering: Όταν οι ακτίνες Χ αλληλεπιδρούν με την ύλη, μπορούν να χάσουν ενέργεια και να αλλάξουν την κατεύθυνση. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί με τη θεραπεία του φωτός ως φωτόνια που συγκρούονται με ηλεκτρόνια, μεταφέροντας ενέργεια και ορμή.

* ακτινοβολία μαύρου σώματος: Ο τρόπος με τον οποίο τα αντικείμενα εκπέμπουν φως σε διαφορετικές θερμοκρασίες μπορούν να εξηγηθούν με τη θεραπεία του φωτός ως κβαντισμένα πακέτα ενέργειας (φωτόνια).

Το κλειδί Takeaway:

Η συμπεριφορά του φωτός εξαρτάται από το πώς αλληλεπιδράμε με αυτό ή το παρατηρούμε. Σε ορισμένα πειράματα, οι ιδιότητες των κυμάτων του είναι πιο εμφανείς, ενώ σε άλλες ιδιότητες των σωματιδίων του είναι πιο εμφανείς. Δεν είναι ότι το φως "επιλέγει" να είναι ένα κύμα ή ένα σωματίδιο, αλλά μάλλον ότι παρουσιάζει και τις δύο πτυχές ταυτόχρονα, καθιστώντας το ένα συναρπαστικό και πολύπλοκο φαινόμενο.