Ποιες αρχές της φυσικής ισχύουν για το φως;
Ιδιότητες κύματος:
* υπέρθεση: Τα κύματα μπορούν να παρεμβαίνουν μεταξύ τους, με αποτέλεσμα εποικοδομητικά (ενισχυμένα) ή καταστροφικά (ακυρωμένα) πρότυπα παρεμβολής. Αυτό είναι εμφανές σε φαινόμενα όπως το πείραμα διπλής σχισμής του Young.
* διάθλαση: Τα κύματα λυγίζουν γύρω από τα εμπόδια, προκαλώντας το φως να εξαπλωθεί καθώς περνάει μέσα από στενά ανοίγματα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο βλέπουμε τις ασαφείς άκρες των σκιών.
* διάθλαση: Τα κύματα αλλάζουν την κατεύθυνση όταν περνούν από το ένα μέσο σε άλλο (π.χ. αέρα στο νερό). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα αντικείμενα φαίνονται παραμορφωμένα υποβρύχια.
* Αντανάκλαση: Τα κύματα αναπηδούν από τις επιφάνειες, με τη γωνία πρόσπτωσης ίση με τη γωνία αντανάκλασης. Έτσι λειτουργούν οι καθρέφτες.
* πόλωση: Τα κύματα μπορούν να δονείται σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, γνωστή ως πόλωση. Αυτό χρησιμοποιείται σε γυαλιά ηλίου και 3D ταινίες.
Ιδιότητες σωματιδίων (δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου):
* Φωτόνιο: Το φως αποτελείται επίσης από διακριτά πακέτα ενέργειας που ονομάζονται φωτόνια, τα οποία παρουσιάζουν συμπεριφορά που μοιάζει με σωματίδια. Αυτό αποδεικνύεται στο φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα, όπου το φως μπορεί να χτυπήσει ηλεκτρόνια από μια μεταλλική επιφάνεια.
* Κοσμή της ενέργειας: Η ενέργεια ενός φωτονίου είναι άμεσα ανάλογη με τη συχνότητά του, όπως περιγράφεται από την εξίσωση του Planck (E =hν). Αυτό σημαίνει ότι το φως έρχεται σε συγκεκριμένα επίπεδα ενέργειας.
* ορμή: Τα φωτόνια μεταφέρουν δυναμική, γι 'αυτό το φως μπορεί να ασκήσει δύναμη στα αντικείμενα (π.χ. η πίεση του φωτός σε ένα ηλιακό πανί).
Άλλες αρχές:
* ταχύτητα φωτός: Το φως ταξιδεύει με σταθερή ταχύτητα σε κενό, που υποδηλώνεται από το σύμβολο "C", το οποίο είναι περίπου 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
* Doppler Effect: Η συχνότητα των κυμάτων φωτός αλλάζει ανάλογα με τη σχετική κίνηση μεταξύ της πηγής και του παρατηρητή. Αυτό είναι γνωστό ως το αποτέλεσμα Doppler και είναι υπεύθυνο για το redshift και το blueshift φωτός από μακρινούς γαλαξίες.
* Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα: Το φως είναι μόνο ένα μικρό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, το οποίο περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων από ραδιοκύματα έως ακτίνες γάμμα.
* Ειδική σχετικότητα: Η θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν υπονοεί ότι η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή για όλους τους παρατηρητές, ανεξάρτητα από τη σχετική τους κίνηση. Αυτό έχει βαθιές επιπτώσεις στη φύση του χώρου και του χρόνου.
Αυτές οι αρχές είναι διασυνδεδεμένες και μας βοηθούν να κατανοήσουμε τη συναρπαστική συμπεριφορά του φωτός, επιτρέποντάς μας να αναπτύξουμε τεχνολογίες όπως λέιζερ, τηλεσκόπια και οπτικές ίνες.
