For andre tydingar av oppslagsordet, sja Lys (fleirtyding) .

Synleg lys (ofte berre kalla lys eller ljos ) er elektromagnetisk straling som er synleg for det menneskelege auga og er ansvarleg for det vi sansar som syn . ^[1] Synleg lys er ein grunnleggjande faktor i vera til mennesket og andre organismar. Tilhøva mennesket har til ljoset har alltid hatt bade praktiske, kjenslemessige og intuitive aspekt som uløyseleg hengjer saman, og det er fa eller ingen andre ord som har sa djupe og allsidig forgreina røter i kulturhistoria. ^[2]

Synleg lys har ei bølgjelengd i omradet fra kring 380 nanometer til kring 740 nm ? mellom usynleg infraraudt lys, med lengre bølgjelengder og usynleg ultrafiolett lys, med kortare bølgjelengder.

Dei viktigaste eigenskapane til synleg lys er intensitet , forplantingsretning, frekvens eller bølgjelengd og polarisering . Lysfarten i vakuum er 299 792 458 meter per sekund og er ein av dei fundamentale konstantane i naturen. I daglegtalen seier ein oftast at lyset har ein fart pa 300 000 km i sekundet. Bade synleg lys og all anna elektromagnetisk straling flyttar seg alltid med denne farten i vakuum.

Som alle former for elektromagnetisk straling, vert synleg lys emittert og absorbert i sma ≪pakkar≫ kalla foton , og har eigenskapar som bade bølgjer og partiklar. Denne eigenskapen vert kalla bølgje-partikkel-dualiteten . Studiet av lys vert kalla optikk og er eit viktig forskingsomrade i moderne fysikk .

I fysikk kan stundom ≪lys≫ syne til elektromagnetisk straling med alle slags bølgjelengder, same om det er synleg eller ikkje. ^{[3] [4]} Denne artikkelen fokuserer pa synleg lys. For meir generell handsaming, sja elektromagnetisk straling .

Lysfarten [ endre | endre wikiteksten ]

Lysfarten i vakuum er definert til a vere nøyaktig 299 792 458  m/s . Den faste verdien av lysfarten i SI-einingar kjem av at meteren no er definert i høve til lysfarten. Ein trur at alle former for elektromagnetisk straling flyttar seg med nøyaktig denne farten i vakuum.

Mange fysikarar har prøvd a male lysfarten gjennom historia. Galileo prøvde a male lysfarten pa 1600-talet. Eit tidleg eksperiment for a male lysfarten vart utført av Ole Rømer , ein dansk fysikar, i 1676. Ved hjelp av eit teleskop , observerte Rømer rørslene til Jupiter og ein av manane til planeten, Io . Han fann avvik i den tilsynelatande perioden til banen til Io, og rekna seg fram til at lyset brukte kring 22 minuttar pa a passere ei lengd som svara til diameteren av banen til jorda rundt sola . ^[5] Kor stor denne diameteren er, var derimot ikkje kjend pa den tida. Om Rømer hadde kjend diameteren til jordbanen, sa hadde han kome fram til at farten var 227 000 000 m/s.

Ei anna, meir nøyaktig maling av lysfarten vart gjort i Europa av Hippolyte Fizeau i 1849. Fizeau retta ein lysstrale mot ein spegel fleire kilometer unna. Eit roterande tannhjul vart plassert i lysstralen, slik at lyset passerte tannhjulet bade pa veg til spegelen og attende igjen. Fizeau fann ut at nar hjulet roterte med ein viss snøggleik, sa passerte strala eit hakk i hjulet pa veg ut, og det neste hakket i hjulet pa veg attende. Sidan han kjende avstanden til spegelen, kor mange tenner det var pa tannhjulet og kor raskt tannhjulet roterte, kunne Fizeau rekne seg fram til ein lysfart pa 313 000 000 m/s.

Leon Foucault nytta eit eksperiment med roterande speglar for a kome fram til verdien 298 000 000 m/s i 1862. Albert A. Michelson utførte eksperiment for a finne lysfarten fra 1877 fram til han døydde i 1931. Han betra metodane til Foucault i 1926 og nytta roterande speglar til a male tida det tok lyset a gjere ei rundreise fra Mt. Wilson til Mt. San Antonio i California . Den nøyaktige malinga gav han resultatet 299 796 000 m/s.

Den effektive lysfarten i forskjellige gjennomsiktige stoff er mindre enn i vakuum. Til dømes er lysfarten i vatn kring 3/4 av lysfarten i vakuum. At lyset verkar a ga langsamare kjem ikkje av at lyspartiklane faktisk gar treigare, men at dei vert absorbert og reemittert fra ladde partiklar i stoffet.

Eit ekstremt døme pa denne prosessen var da to forskjellige grupper klarte a fa lyset til a sta ≪heilt i ro≫ ved a la det ga gjennom eit Bose-Einstein-kondensat av grunnstoffet rubidium . Den eine gruppa var fra Harvard University og Rowland Institute for Science i Cambridge i Massachusetts , og den andre fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics , som og ligg i Cambridge. ^[6] Den populære skildringa om at lyset vart ≪stoppa≫ i desse eksperimenta syner berre til at lyset vart lagra i eksiterte atom , sa reemittert ved eit vilkarleg tidspunkt seinare. I tida lyset hadde ≪stoppa≫ kunne det ikkje lenger kallast lys.

Elektromagnetisk spektrum og synleg lys [ endre | endre wikiteksten ]

Generelt vert EM-straling eller EMR (fra engelsk electromagnetic radiation der ≪radiation≫ eller ≪straling≫ utelukkar statisk elektrisitet og magnetisme og nære felt ) delt inn etter bølgjelengd i radio , mikrobølgje , infraraud , det synleg omradet som me oppfattar som lys, ultrafiolett , røntgenstraling og gammastraling .

Korleis EMR oppfører seg er avhengig av bølgjelengda. Høgare frekvensar har kortare bølgjelengder og lagare frekvensar har lengre bølgjelengder. Nar EMR vekselverkar med enkle atom og molekyl er oppførselen avhengig av kor mykje energi kvart kvant fører med seg.

EMR i synleg lys bestar av kvant (kalla foton ) som er i den lagare enden av energiar som har høve til a fa molekyl til a bli elektrisk eksitert , noko som fører til endringar i bindingane eller kjemien i molekylet. I den nedre enden av det synleg lysspektrumet vert EMR usynleg for menneskeauget (infraraud), fordi fotona ikkje lenger har nok individuell energi til a skape ei varig molekylær endring i molekyla i netthinna . Det er desse endringane som utløyser det me sansar som syn.

Det finst dyr som er sensitive til forskjellige typar infraraudt lys, men ikkje pa den maten at dei absorberer foton. Infraraud sansing hos slangar baserer seg pa ein slag naturleg termografi , der ørsma pakkar med cellulært vatn vert varma opp av den infraraude stralinga. EMR fører i dette tilfellet til vibrasjonar og oppvarmingseffektar i molekyla, og det slik levande dyr oppfattar den infraraude stralinga.

I andre enden av skalaen gar synleg lys over i ultrafiolett lys, som og er usynleg for mennesket, hovudsakleg fordi det vert absorbert av vevet i auga og særleg i linsa. I tillegg klarar ikkje stavane og tappane pa baksida av menneskeauget a fange opp dei korte ultrafiolette bølgjelengdene, og er faktisk øydelagde av ultrafiolett straling. ^[7] Mange dyr med auge som ikkje krev linser (som insekt og reker) klarar a sanse ultrafiolett direkte, som synleg lys, via absorpsjon av foton, som er mykje likt maten mennesket sansar synleg lys pa.

Optikk [ endre | endre wikiteksten ]

Studiet av lys og vekselverknaden mellom lys og materie vert kalla optikk . Observasjon og studie av optiske fenomen som regnbogar og polarlys gjev oss mange peikepinnar pa korleis lyset fungerer.

Lysbryting [ endre | endre wikiteksten ]

Lysbryting er bøying av lysstralar nar det passerer gjennom ei flate mellom to gjennomsiktige stoff. Dette er skildra av Snell-lova :

${\displaystyle n_{1}\sin \theta _{1}=n_{2}\sin \theta _{2}\ .}$

der ${\displaystyle \theta _{1}}$ er vinkelen mellom stralen og flatenormalen i det første mediet, ${\displaystyle \theta _{2}}$ er vinkelen mellom stralen og flatenormalen i det andre mediet, og n ₁ og n ₂ er brytingsindeksane , n = 1 i vakuum og n > 1 i gjennomsiktige stoff .

Nar ein lysstrale kryssar grenseflata mellom eit vakuum og eit anna medium, eller mellom to forskjellige medium, endrar bølgjelengda til lyset seg, men frekvensen er framleis den same. Om lysstralen ikkje er ortogonal (eller normal) pa grenseflata, fører endringa i bølgjelengda til at lystralen endrar retning. Denne endringa vert kalla lysbryting eller refraksjon.

Linser har god brytingskvalitet og vert ofte nytta til a manipulere lys, slik at ein kan endre den tilsynelatande storleiken til biletet. Forstørringsglas , briller , kontaktlinser , mikroskop og refraktorar er alle døme pa slik manipulering.

Lyskjelder [ endre | endre wikiteksten ]

Det finst mange lyskjelder. Dei vanlegaste lyskjeldene er varmebaserte. Ein lekam ved ein gjeven temperatur sender ut eit karakteristisk spektrum av svartlekamstraling . Ei enkel varmekjelde som sollys , der stralinga kjem fra kromosfæren til sola med ein temperatur pa kring 6000 Kelvin , har størst energi i den synlege regionen av det elektromagnetiske spekteret nar det er plotta i bølgjelengder ^[8] og kring 44 % av solstralingsenergien nar bakken som synleg lys. ^[9] Eit anna døme er glødelys , der berre 10 % av energien vert send ut som synleg lys og resten som infraraudt, som altsa er varmestraling. Ei vanleg termal lyskjelde gjennom historia er dei glødande partiklane i ein eld , men og desse sender det meste av stralinga ut som infraraudt lys, og berre ein brøkdel i det synlege spekteret. Toppen i svartlekamspekteret er djupt i det infraraude, ved ei bølgjelengd pa kring 10 mikrometer , for relativt kjølige lekamar som menneske. Etter kvart som temperaturen aukar, vert denne toppen flytta mot kortare bølgjelengder, og ein lekam vert først raudglødande, sa kvit, og til slutt blakvit før han gar ut av det synlege spekteret og inn i det ultafiolette. Desse fargane kan ein sja nar eit metall vert varma opp til raudglødande og sa til kvitglødande. Blakvit varmestraling er sjeldan a sja, utanom i stjerner. Dei reine blafargane ein ser i ein gassflamme eller sveiseflamme er ikkje døme pa dette, men heller utstraling fra særskile molekyla, hovudsakleg CH-radikalar.

Atom emitterer og absorberer lys ved karakteristiske energiar. Dette skapar emisjonslinjer i spekteret til kvart atom. Emisjonen kan skje spontant , som i lysdiodar , gassutladingslampar (som neonlampar og neonskilt , kvikksølvlampar osv.) og flammar (lys fra den varme gassen i seg sjølv, som til dømes at natrium gjev ein karakteristisk gulfarge i ein gassflamme). Emisjonen kan stimulerast , som i ein laser eller maser .

Oppbremsing av frie ladde partiklar, som eit elektron , kan skape synleg straling: syklotronstraling , synkrotronstraling og bremsestraling er alle døme pa dette. Partiklar som teoretisk sett kan flytte seg raskare gjennom eit medium enn lysfarten kan produsere synleg tsjerenkovstraling .

Somme kjemikaliar produserer synleg straling via kjemoluminescens . I levande skapningar vert denne prosessen kalla bioluminescens . Til dømes skapar eldfloger lys pa denne maten, og batar som flyttar seg gjennom vatn kan forstyrre plankton slik at dei skapar moreld .

Somme stoff produserer lys nar dei vert opplyst av meir energirik straling, ein prosess kalla fluorescens . Somme stoff sender ut lys langsamt etter a ha vorte eksitert av meir energirik straling. Dette vert kalla fosforescens .

Fosforescente stoff kan og eksiterast ved a bombardere dei med subatomiske partiklar. Katodeluminescens er eit døme. Denne mekanisme vert nytta i katrodestralerøyr fjernsynsapparat og dataskjermar .

Somme andre mekanismar kan produsere lys:

• Bioluminescens
• Tsjerenkovstralign
• Elektroluminescens
• Funkling
• Sonoluminescens
• Triboluminescens

Nar konseptet lys omfattar særs energirike foton (gammastraling) har ein i tillegg:

• Partikkel- antipartikkel - annihilasjon
• Radioaktiv nedbryting

Einingar og maling [ endre | endre wikiteksten ]

Lysmaling gar føre seg med to hovudmetodar: radiometri gar ut pa maling av lyseffekten ved alle bølgjelengder, medan lysmaling eller fotometri maler lys med bølgjelengder vektlagt med omsyn til ein standardisert modell for korleis menneske oppfattar lyset. Lysmaling er til dømes nyttig til a kvantifisere belysning meint for menneske. SI-einingane for begge systema kan oppsummerast i dei følgjande tabellane:

Table 1. SI-einingar for radiometri

• v
• d
• e

Storleik		Eining		Dimensjon	Merknad
Namn	Symbol [nb 1]	Namn	Symbol	Symbol
Stralingsenergi	Q e [nb 2]	joule	J	M⋅L 2 ⋅T −2	energi
Stralingsfluks	Φ e [nb 2]	watt	W	M⋅L 2 ⋅T −3	stralingsenergi per tidseining, og kalla stralingseffekt.
Spektraleffekt	Φ eλ [nb 2] [nb 3]	watt per meter	W⋅m −1	M⋅L⋅T −3	stralingsfluks per bølgjelengd
Stralingsstyrke	I e	watt per steradian	W⋅ sr −1	M⋅L 2 ⋅T −3	effekt per romvinkel -eining.
Spektralstyrke	I eλ [nb 3]	watt per steradian per meter	W⋅sr −1 ⋅m −1	M⋅L⋅T −3	Stralingsstyrke per bølgjelengd
Radians	L e	watt per steradian per kvadratmeter	W⋅sr −1 ⋅ m −2	M⋅T −3	effekt per romvinkeleining per projisert areal av stralingskjelda. forvirrande nok kalla ≪ styrke ≫ innan somme fagfelt
Spektralradians	L eλ [nb 3] eller L eν [nb 4]	watt per steradian per meter 3 ellerbr/> watt per steradian per kvadratmeter per hertz	W⋅sr −1 ⋅ m −3 eller W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅ Hz −1	M⋅L −1 ⋅T −3 eller M⋅T −2	ofte malt i W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅nm −1 med overflateareal og anten bølgjelengd eller frekvens .
Irradians	E e [nb 2]	watt per kvadratmeter	W⋅m −2	M⋅T −3	effekten inn mot ei flate, og kalla innstralingstettleik . stundom forvirrande nok kalla ≪ intensitet ≫
Spektral irradians	E eλ [nb 3] eller E eν [nb 4]	watt per meter 3 eller watt per kvardratmeter per hertz	W⋅m −3 eller W⋅m −2 ⋅Hz −1	M⋅L −1 ⋅T −3 eller M⋅T −2	ofte malt i W⋅m −2 ⋅ nm −1 or 10 −22 W⋅m −2 ⋅Hz −1 , kjend som solflukseininga. [nb 5]
Utstralingstettleik / Stralingsemittans	M e [nb 2]	watt per kvadratmeter	W⋅m −2	M⋅T −3	effekten utstralt fra ei flate
Spektral utstralingstettleik / Spektral stralingsemittans	M eλ [nb 3] eller M eν	watt per meter 3 eller watt per kvadratmeter per hertz	W⋅m −3 eller W⋅m −2 ⋅Hz −1	M⋅L −1 ⋅T −3 eller M⋅T −2	effekten utstralt fra ei flate per bølgjelengd eller frekvens.
Radiositet	J e eller J eλ [nb 3]	watt per kvadratmeter	W⋅m −2	M⋅T −3	emittert og reflektert effekt fra ei flate
Stralingseksponering	H e	joule per kvadratmeter	J⋅m −2	M⋅T −2
Stralingsenergitettleik	ω e	joule per meter 3	J⋅m −3	M⋅L −1 ⋅T −2
Sja og: SI  • Radiometri  • Lysmaling

Table 2. Einingar for lysmaling

• v
• d
• e

Storleik	Eining (symbol)	Definisjon
Lysstyrke	candela (cd)	1 candela er lysstyrken i ein viss retning fra ei kjelde som sender ut monokromatisk straling med frekvens 540 · 10 12 hertz og med stralingsstyrke i den gjevne retning pa 1/683 watt / steradian . Dette er grunneininga i SI-systemet
Lysfluks	lumen (lm = cd · sr)	1 lumen er lysfluksen eller lysstraumen i ein romvinkel pa 1 steradian fra ei punktforma stralekjelde som straler likt i alle retningar.
Lysmengd	lumensekund (lm · s)	Lysfluks multiplisert med tid
Illuminans	lux (lx = lm/m²)	Lysfluks mot ei flate dividert med arealet av flaten
Lyseksponering	luxsekund (lx · s)	Illuminans multiplisert med tid
Luminans	cd/m²	Lysstyrken fra eit flateelement sett fra ei særskild retning dividert med det tilsynelatande arealet til flatelementet.
Lyseksitans	lm/m²	Forholdet mellom lysfluksen fra eit flateelement og storleiken til flatelementet
Lysutbytte av ei lyskjelde	lumen/ watt (lm/w)	Forholdet mellom lysfluksen fra ei lyskjelde og effekten av lyskjelda
Lysutbytte av straling	lumen/watt (lm/w)	Forholdet mellom lysfluksen i ei strale og energifluksen i stralen
Sja og: SI  • Lysmaling  • Radiometri

Lysmalingseiningane er forskjellige fra dei fleste systema baserte pa fysiske einingar, fordi dei tek omsyn til korleis menneskeauga reagerer pa lys. Tappane i auget bestar av tre typar som reagerer forskjellig over det synlege spekteret, og den totale effekten av desse er størst for ei bølgjelengd pa kring 555 nm. Derfor vil to lyskjelder som produserer same intensitet (W/m ² ) av synleg lys, ikkje nødvendigvis oppfattast som like lyse. Einingane for lysmaling er utforma for a ta dette med i rekninga, og er derfor betre til a syne kor ≪lyst≫ lyset verkar enn den reine intensiteten. Dei er knytte til den reine effekten via ein storleik kalla lysutbytte , og vert nytta til a avgjere korleis ein kan oppna best belysning for forskjellige oppgaver innandørs og utandørs. Belysning som vert malt med sensorar med fotoceller samsvarar ikkje nødvendigvis med oppfatninga til menneskeauget, og utan filter, som kan vere kostbare, har fotoceller og lyskjenslege kretsar (CCD) ein tendens til a reagere pa noko infraraudt, ultrafiolett eller begge.

Lystrykk [ endre | endre wikiteksten ]

Lys utøver eit fysisk trykk pa ein lekam som blir belyst, eit fenomen ein kan avleie fra Maxwell-likningane, men som enklare kan forklarast av partikkeleigenskapen til lys: fotona treffer og overfører rørslemengda si. Lystrykket er lik effekten til lysstralen dividert pa c , lysfarten. Pa grunn av storleiken til c kan ein sja bort fra effekten av lystrykket for daglegdagse lekamar. Til dømes utøver ein laserpeikar pa 1 milliwatt ei kraft pa om lag 3,3 piconewton pa lekamen som blir opplyst. Det tyder at ein for a kunne løfte ein liten mynt med ein laserpeikarar pa 1 mW, treng kring 30 milliardar av laserpeikarar. ^[10] Men for system som er pa nanometerskala , som NEMS , byrjar lystrykket a verte viktig, og ein kan utnytte lystrykket til a drive NEMS-mekanismar og det a skru av og pa fysiske brytarar pa nanometerskala i integrerte kretsar er i dag eit aktivt forskingsomrade. ^[11]

Pa større skala kan lystrykket fa asteroidar til a rotere raskare, ^[12] der sollyset verkar pa den uregelmessige forma deira som vinden gjer pa vengjene pa ei vindmølle . Det vert i dag forska pa om det er mogeleg a lage eit solsegl for a drive fram romskip i verdsrommet. ^{[13] [14]}

Sjølv om rørsla til Crookes radiometer opphavleg vart trudd a vere skapt av lystrykket, er denne tolkinga feil. Den karakteristiske Crookes-rotasjonen kjem av eit delvis vakuum. ^[15] Dette ma ikkje forvekslast med Nichols radiometer , der ei lita rørsle vert skapt av kraftmoment skapt direkte av lystrykket. ^[16]

Historiske teoriar om lys [ endre | endre wikiteksten ]

Antikken [ endre | endre wikiteksten ]

Pa 400-talet fvt. postulerte Empedokles at alt bestod av dei fire elementa eld, luft, jord og vatn. Han trudde at Afrodite hadde skapt menneskeauga ut av dei fire elementa og at ho hadde sett ein eld som skein ut av auga slik at ein kunne sja. Om det hadde vore slik, ville ein kunne sett like godt om natta som om dagen, sa Empedokles postulerte ein vekselverknad mellom stralane fra auga og stralane fra kjelder som sola.

Kring 300 fvt. skreiv Evklid verket Optika , der han studerte eigenskapane til lys. Evklid postulerte at lys flyttar seg i rette linjer og han skildra lovene for refleksjon og studerte dei matematisk. Han sette spørsmalsteikn ved om syn verkeleg kom av ei strale fra auga, for han spurt seg korleis det var mogeleg a sja stjernene om natta sa snart ein opna augo. Dette ville sjølvsagt ikkje vore noko problem om stralane fra auga flytta seg uendeleg raskt.

I 55 fvt. førte romaren Lucretius vidare ideane fra dei tidlege greske atomistane og skreiv:

≪ Lyset og varmen fra sola; desse bestar av ørsma atom som nar dei vert dytta av stad, ikkje taper tid pa a fosse rett gjennom mellomrommet i lufta i same retninga som dei vart dytta i. ≫ ? Om naturen i universet

Sjølv om synet til Lucretius minna om seinare partikkelteoriar, vart det ikkje akseptert pa den tida.

Klaudios Ptolemaios (ca. 100-talet) skreiv om lysbryting i boka si Optikk . ^[17]

India i antikken [ endre | endre wikiteksten ]

I det gamle India utvikla hinduskulane Samkhya og Vaisheshika teoriar om lys fra tidleg hundrear evt. I følgje Samkhya var lys ein av fire grunnleggande ≪sma≫ element ( tanmatra ) som dei større elementa oppstod fra. Desse elementa vert ikkje omtalt som atomaktige og storleiken verkar a verte rekna som kontinuerleg.

Vaisheshika-skulen danna ein atomisk teori om korleis den fysiske verda er bygd opp ved hjelp av eter , rom og tid. Dei grunnleggande atoma vart rekna for a vere jord ( prthivi ), vatn ( pani ), eld ( agni ) og luft ( vayu ). Lysstralar vart rekna for a vere straumar av raske tejas eller eld-atom. Lyspartiklane vart sagt a kunne endre seg avhengig av snøggleike og samansetnaden av tejas -atoma. Vishnu Purana refererer til sollys som ≪dei sju solstralane≫. ^{[ treng kjelde ]}

Dei indiske buddhistane , som Dign?ga pa 400-talet og Dharmakirti pa 600-talet utvikla ein type atomisme som er ein filosofi om røyndom der atomiske objekt er forbigaande glimt av lys eller energi. Dei sag pa lys som ein atomisk lekam ekvivalent til energi.

Descartes [ endre | endre wikiteksten ]

Rene Descartes (1596?1650) meinte at lys var ein mekanisk eigenskap ved ein lysande lekam, og forkasta ≪formene≫ til Ibn al-Haytham og Witelo i tillegg til ≪artane≫ til Bacon , Grosseteste og Kepler . ^[18] I 1637 publiserte han ein teori om lysbryting der han feilaktig rekna at lys gar raskare i eit tett medium enn eit mindre tett medium. Descartes kom fram til denne konklusjonen fordi lydbølgjer nettopp gjer dette. Sjølv om Descartes tok feil om den relative farten, hadde han rett i at lys oppfører seg som ei bølgje og i at lysbrytinga kjem av lysfarten er forskjellig i to forskjellige medium.

Descartes var ikkje den første til a nytte mekaniske analogiar, men fordi han tydeleg hevdar at lys ikkje berre er ein mekanisk eigenskap av den opplyste lekamen, men i tillegg til mediet som lyset forflyttar seg i, sa vert lysteorien til Descartes rekna som starten pa moderne fysisk optikk. ^[18]

Partikkelteori [ endre | endre wikiteksten ]

Pierre Gassendi (1592?1655) var ein atomist som foreslo ein partikkelteori for lys, som vart publisert etter han var død i 1660-ara. Isaac Newton studerte tidleg verket til Gassendi, og føretrekte denne teorien føre teorien til Descartes. Han hevda i sin Hypothesis of Light fra 1675 at lys bestar av korpusklar (partiklar av stoff) som vert sendt ut i alle retningar fra ei kjelde. Eit av argumenta til Newton mot bølgjeeigenskapen til lys var at bølgjer var kjend a kunne flytte seg rundt hindringar, medan lys berre flytta seg i rette linjer. Han forklarte fenomentet med diffraksjon av lys (som hadde vorte observert av Francesco Grimaldi ) ved a la lyspartiklar skape ei lokal bølgje i eteren .

Teorien til Newton kan nyttast til a føresja refleksjon av lys, men kan berre forklare lysbryting ved a feilaktig tenke seg at lys vert akselerert nar det gar inn i eit tettare medium fordi gravitasjonskrafta da er større. Newton publiserte den endelege versjonen av teorien sin i Opticks i 1704. Det gode ryktet hans var med pa a forsterke teorien om lys som partikkel og denne vart den dominerande teorien gjennom 1700-talet. Partikkelteorien førte til at Laplace hevda at ein lekam kunne bli sa massiv at lyset ikkje kunne kome ut av lekamen. Med andre ord skildra han det ein i dag kallar eit svart hol . Laplace trekte derimot dette attende seinare, etter at ein bølgjeteori for lys tok over som den dominerande teorien. Som forklart tidlegare er verken partikkel- eller bølgjeteorien fullstendig korrekt.

Bølgjeteori [ endre | endre wikiteksten ]

For a forklare fargar, utvikla Robert Hooke (1635-1703) ein ≪puls-teori≫ og samanlikna lysspreiing med spreiing av bølgjer i vatn i verket Micrographia ("Observation XI") fra 1665. I 1672 foreslo Hooke at vibrasjonar i lyset kunne vere vinkelrett pa forplantningsretninga. Christiaan Huygens (1629-1695) utvikla ein matematisk bølgjeteori for lys i 1678 og publiserte denne i sin Treatise on light i 1690. Han foreslo at lys vart emittert i alle retningar som ei rekkje bølgjer i eit medium han kalla lysspreiande eter . Sidan bølgjer ikkje vert paverka av tyngdekrafta, vart det trudd at dei ville ga seinare i eit tettare medium enn eit mindre tett medium. ^[19]

Bølgjeteorien føresag at lysbølgjer kunne interferere med kvarandre slik lydbølgjer gjer (som Thomas Young merka seg kring 1800), og at lys kunne polariserast , om det var ei tverrbølgje . Young synte ved hjelp av eit diffraksjonseksperiment at lys oppfører seg som bølgjer. Han foreslo og at forskjellige fargar vart skapt av forskjellige bølgjelengder hos lys, og forklarte fargesyn ved hjelp av tre farge-reseptorar i auget.

Ein annan som støtta bølgjeteorien var Leonhard Euler . Han hevda i Nova theoria lucis et colorum (1746) at diffraksjon vart enklare a forklare med ein bølgjeteori.

Seinare kom Augustin-Jean Fresnel pa eiga hand fram til sin eigen bølgjeteori for lys, og presenterte denne for Academie des Sciences i 1817. Simeon Denis Poisson la til eit overtydande argument til det matematiske arbeidet til Fresnel til fordel for bølgjeteorien, noko som var medverkande til at ein gjekk bort fra korpuskel-teorien til Newton. I 1821 klarte Fresnel med hjelp av matematiske metodar a vise at polarisasjon berre kan forklarast av bølgjeteorien for lys og berre om lys flyttar seg som tverrbølgjer, heilt utan langsgaande vibrasjonar.

Svakheita med bølgjeteorien var at lysbølgjer, som lydbølgjer, ville trengt eit medium a forplante seg i. Det vart skapt stor tvil om det hypotetiske stoffet lysførande eter , som Huygens foreslo i 1678, i det heile eksisterte seint pa 1800-talet med Michelson-Morley-eksperimentet .

Korpuskelteorien til Newton impliserte at lys ville flytte seg raskare i eit tettare medium, medan bølgjeteorien til Huygens og andre impliserte det motsette. Pa den tida kunne ein ikkje male lysfarten nøyaktig nok til a finne ut kva teori som var korrekt. Den første som gjorde nøyaktige nok malingar var Leon Foucault , i 1850. ^[20] Resultatet hans støtta bølgjeteorien, og den klassiske partikkelteorien vart skrinlagd, før han delvis vart henta fram att pa 1900-talet.

Kvanteteori [ endre | endre wikiteksten ]

I 1900 prøvde Max Planck a forklare svartlekamstraling og foreslo at sjølv om lys var bølgjer, kunne desse bølgjene berre ta imot eller miste energi i endelege mengder etter kva frekvens dei hadde. Planck kalla desse ≪klumpane≫ av lysenergi for ≪kvantar≫ (fra det latinske ordet quanta som tyder ≪kor mykje≫). I 1905 nytta Albert Einstein ideen om lyskvant til a forklare den fotoelektriske effekten og foreslo at desse lyskvanta faktisk eksisterte som partiklar. I 1923 viste Arthur Holly Compton at endringa av bølgjelengda ein ser nar røntgenstraling av lag intensitet vert spreidd av elektron (sakalla Comptonspreiing ) berre kan forklarast om røntgenstralene bestar av partiklar, og det kan ikkje forklarast ved hjelp av ein bølgjeteori. I 1926 kalla Gilbert N. Lewis desse lyspartiklane for foton .

Etter kvart har moderne kvantemekanikk utvikla seg der lys vert skildra bade som partiklar og bølgjer pa den eine sida, og pa den andre sidan som verken bølgjer eller partiklar. I staden for ser moderne fysikk pa lys som noko som det matematisk høver seg a skildre som anten bølgjer eller partiklar, men at det i røynda er noko ein ikkje fullt ut kan forestille seg. Nar fysikarar har undersøkt radiobølgjer og røntgenstraling, har dei merka seg at elektromagnetisk straling oppfører seg meir som klassiske bølgjer ved lage frekvensar, men meir som klassiske partiklar ved høgare frekvensar, men at stralinga aldri heilt mistar eigenskapane til nokon av dei. Synleg lys, som tar opp den midtre delen av frekvensomradet, kan lett visast i eksperiment a ha bade bølgje- og partikkeloppførsel, og stundom begge samstundes.

Elektromagnetisk teori som forklaring for alle typar synleg lys og all EM-straling [ endre | endre wikiteksten ]

I 1845 oppdaga Michael Faraday at polarisasjonsplanet for lineært polarisert lys er rotert nar lysstralane flyttar seg langs retninga til eit magnetfelt nar det ligg nær ein isolator , ein effekt som no vert kalla Faradayrotasjon . ^[21] Dette var det første beviset pa at lys var knytt til elektromagnetisme . I 1846 spekulerte han i om lys kunne vere ei form for forstyrring som forplanta seg langs magnetiske feltlinjer. ^[21] Faraday foreslo i 1847 at lys var høgfrekvente elektromagnetiske vibrasjonar, som kunne forplante seg sjølv utan medium som eteren.

Arbeidet til Faraday inspirerte James Clerk Maxwell til a studere elektromagnetisk straling og lys. Maxwell oppdaga at sjølvforplantande elektromagnetiske bølgjer flytta seg gjennom rommet med konstant fart, som synte seg a vere lik lysfarten. Ut fra dette konkluderte Maxwell med at lys var ei form for elektromagnetisk straling. Han publiserte dette resultatet i 1862 i On Physical Lines of Force . I 1873 publiserte han A Treatise on Electricity and Magnetism , som inneheld den fulle matematiske skildringa av korleis elektriske og magnetiske felt oppfører seg. Dette vert framleis kalla Maxwell-likningane . Kort tid etter stadfesta Heinrich Hertz teorien til Maxwell eksperimentelt med a skape og pavise radiobølgjer i laboratoriet, og demonstrerte at desse bølgjene oppførte seg heilt likt synleg lys, med eigenskapar som refleksjon, refraksjon, diffraksjon og interferens. Teorien til Maxwell og eksperimenta til Hertz førte direkte til utviklinga av moderne radio, radar, fjernsyn, elektromagnetisk avbilding og tradlaus kommunikasjon.

I kvanteteori vert foton rekna som bølgjepakkar av bølgjene skildra i den klassiske teorien til Maxwell. Kvanteteorien matte til for a forklare effektar for synleg lys som den klassiske teorien til Maxwell ikkje kunne forklare (som spektrallinjer ).

Sja og [ endre | endre wikiteksten ]

• Billys
• Ballistisk foton
• Fargetemperatur
• Elektromagnetisk spektrun
• Fermat-prinsippet
• Huygens-prinsippet
• International Commission on Illumination
• Journal of Luminescence
• Lysstrale
• Lysforureining
• Lysterapi
• Belysning
• Luminescence: The Journal of Biological and Chemical Luminescence
• Lysmaling
• Foton
• Spektroskopi
• Bølgje-partikkel-dualitet

Fotnotar [ endre | endre wikiteksten ]

Kjelder [ endre | endre wikiteksten ]

Bakgrunnsstoff [ endre | endre wikiteksten ]