Licht

Sichtbares Licht (allgemein verwiesen auf einfach als Licht) ist elektromagnetische Radiation, die zum menschlichen Auge sichtbar ist, und für das Sehvermögen verantwortlich ist. Sichtbares Licht hat Wellenlänge in einer Reihe von ungefähr 380 Nanometern bis ungefähr 740 nm. Die sichtbare leichte Reihe wird zwischen unsichtbarem infrarot gelegen, der an längeren Wellenlängen und dem unsichtbaren ultravioletten gefunden wird, das an kürzeren Wellenlängen gefunden wird.

Primäre Eigenschaften des sichtbaren Lichtes sind Intensität, Fortpflanzungsrichtung, Frequenz oder Wellenlänge-Spektrum und Polarisation, während seine Geschwindigkeit bei einem Vakuum, 299,792,458 Meter pro Sekunde (ungefähr 300,000 Kilometer pro Sekunde), eine der grundsätzlichen Konstanten der Natur ist. Wie man experimentell findet, bewegt sich sichtbares Licht, als mit allen Typen der elektromagnetischen Radiation (EMR) mit genau dieser derselben Geschwindigkeit beim Vakuum.

Genau wie alle Typen von EMR wird sichtbares Licht ausgestrahlt und in winzigen "Paketen" genannt Fotonen vertieft, und stellt Eigenschaften sowohl von Wellen als auch von Partikeln aus. Dieses Eigentum wird die Dualität der Welle-Partikel genannt. Die Studie des Lichtes, das als Optik bekannt ist, ist ein wichtiges Forschungsgebiet in der modernen Physik.

In der Physik bezieht sich der Begriff Licht manchmal auf die elektromagnetische Radiation jeder Wellenlänge, entweder sichtbar oder nicht. Dieser Artikel konzentriert sich auf sichtbares Licht. Sieh den elektromagnetischen Strahlenartikel für den allgemeinen Begriff.

Geschwindigkeit des sichtbaren Lichtes

Die Geschwindigkeit des Lichtes in einem Vakuum wird definiert, um genau 299,792,458 m/s (etwa 186,282 Meilen pro Sekunde) zu sein. Der feste Wert der Geschwindigkeit des Lichtes in SI-Einheiten ergibt sich aus der Tatsache, dass der Meter jetzt in Bezug auf die Geschwindigkeit des Lichtes definiert wird. Wie man glaubt, bewegen sich alle Formen der elektromagnetischen Radiation mit genau dieser derselben Geschwindigkeit beim Vakuum.

Verschiedene Physiker haben versucht, die Geschwindigkeit des Lichtes überall in der Geschichte zu messen. Galileo hat versucht, die Geschwindigkeit des Lichtes im siebzehnten Jahrhundert zu messen. Ein frühes Experiment, um die Geschwindigkeit des Lichtes zu messen, wurde von Ole Rømer, einem dänischen Physiker 1676 durchgeführt. Mit einem Fernrohr hat Rømer die Bewegungen Jupiters und einen seiner Monde, Io beobachtet. Diskrepanzen in der offenbaren Periode der Bahn von Io bemerkend, hat er gerechnet dieses Licht nimmt ungefähr 22 Minuten, um das Diameter der Bahn der Erde zu überqueren. Leider war seine Größe damals nicht bekannt. Wenn Rømer das Diameter der Bahn der Erde gewusst hätte, hätte er eine Geschwindigkeit von 227,000,000 m/s berechnet.

Ein anderer, genauer, Maß der Geschwindigkeit des Lichtes wurde in Europa von Hippolyte Fizeau 1849 durchgeführt. Fizeau hat einen Lichtstrahl an einem Spiegel mehrere Kilometer weg geleitet. Ein rotierendes Zahn-Rad wurde in den Pfad des leichten Balkens gelegt, als es von der Quelle zum Spiegel gereist ist und dann zu seinem Ursprung zurückgekehrt ist. Fizeau hat gefunden, dass an einer bestimmten Rate der Folge der Balken eine Lücke im Rad unterwegs und die folgende Lücke unterwegs zurück durchführen würde. Die Entfernung zum Spiegel, der Zahl von Zähnen auf dem Rad und der Rate der Folge wissend, ist Fizeau im Stande gewesen, die Geschwindigkeit des Lichtes als 313,000,000 m/s zu berechnen.

Léon Foucault hat ein Experiment verwendet, das rotierende Spiegel verwendet hat, um einen Wert von 298,000,000 m/s 1862 zu erhalten. Albert A. Michelson hat Experimente auf der Geschwindigkeit des Lichtes von 1877 bis zu seinem Tod 1931 durchgeführt. Er hat die Methoden von Foucault 1926 mit verbesserten rotierenden Spiegeln raffiniert, um die Zeit zu messen, sie hat Licht genommen, um eine Hin- und Rückfahrt von Mt zu machen. Wilson zu Mt. San Antonio in Kalifornien. Die genauen Maße haben eine Geschwindigkeit von 299,796,000 m/s nachgegeben.

Die wirksame Geschwindigkeit des Lichtes in verschiedenen durchsichtigen Substanzen, die gewöhnliche Sache enthalten, ist weniger als im Vakuum. Zum Beispiel ist die Geschwindigkeit des Lichtes in Wasser über 3/4 davon im Vakuum. Jedoch, wie man denkt, resultiert der sich verlangsamende Prozess in der Sache nicht aus dem wirklichen Verlangsamen von Partikeln des Lichtes, aber eher von ihrer Absorption und Wiederemission von beladenen Partikeln in der Sache.

Als ein äußerstes Beispiel der Natur des Licht-Verlangsamens in der Sache sind zwei unabhängige Mannschaften von Physikern im Stande gewesen, Licht zu einem "ganzen Stillstand" zu bringen, indem sie es durch ein Kondensat von Bose-Einstein des Element-Rubidiums, einer Mannschaft an der Universität von Harvard und dem Institut von Rowland für die Wissenschaft in Cambridge, Massachusetts und anderer am Zentrum des Harvards-Smithsonian für die Astrophysik auch in Cambridge passiert haben. Jedoch bezieht sich der populäre decription des Lichtes, das in diesen Experimenten wird anhält, nur, um anzuzünden, in den aufgeregten Staaten von Atomen versorgt zu werden, die dann in einer willkürlich späteren Zeit, wie stimuliert, durch einen zweiten Laserpuls wiederausgestrahlt sind. Während der Zeit hatte es es "aufgehört" hatte aufgehört, leicht zu sein.

Elektromagnetisches Spektrum

Allgemein wird EM Radiation (schließt die Benennung 'Radiation' statische elektrische und magnetische und nahe Felder aus), durch die Wellenlänge ins Radio, die Mikrowelle, infrarot, das sichtbare Gebiet klassifiziert, das wir als leichter, ultraviolettes, Röntgenstrahlen und Gammastrahlung wahrnehmen.

Das Verhalten der EM Radiation hängt von seiner Wellenlänge ab. Höhere Frequenzen haben kürzere Wellenlängen, und niedrigere Frequenzen haben längere Wellenlängen. Wenn EM Radiation mit einzelnen Atomen und Molekülen aufeinander wirkt, hängt sein Verhalten vom Betrag der Energie pro Quant ab, das es trägt.

Optik

Die Studie des Lichtes und die Wechselwirkung des Lichtes und der Sache sind genannte Optik. Die Beobachtung und Studie von optischen Phänomenen wie Regenbogen und das Aurora-Nordlicht bieten viele Hinweise betreffs der Natur des Lichtes an.

Brechung

Brechung ist das Verbiegen von leichten Strahlen, wenn sie eine Oberfläche zwischen einem durchsichtigem Material und einem anderen durchführt. Es wird durch das Gesetz von Snell beschrieben:

:

wo der Winkel zwischen dem Strahl und der im ersten Medium normalen Oberfläche ist, ist der Winkel zwischen dem Strahl und der Oberfläche, die im zweiten Medium normal ist, und n und n sind die Indizes der Brechung, n = 1 in einem Vakuum und n> 1 in einer durchsichtigen Substanz.

Wenn ein Lichtstrahl die Grenze zwischen einem Vakuum und einem anderen Medium, oder zwischen zwei verschiedenen Medien, der Wellenlänge der leichten Änderungen durchquert, aber die Frequenz bleibt unveränderlich. Wenn der Lichtstrahl nicht orthogonal (oder ziemlich normal ist) zur Grenze, läuft die Änderung in der Wellenlänge auf eine Änderung in der Richtung auf den Balken hinaus. Diese Änderung der Richtung ist als Brechung bekannt.

Die Refraktionsqualität von Linsen wird oft verwendet, um Licht zu manipulieren, um die offenbare Größe von Images zu ändern. Vergrößerungsgläser, Brillen, Kontaktlinsen, Mikroskope und brechende Fernrohre sind alle Beispiele dieser Manipulation.

Leichte Quellen

Es gibt viele Quellen des Lichtes. Die allgemeinsten leichten Quellen sind thermisch: Ein Körper bei einer gegebenen Temperatur strahlt ein charakteristisches Spektrum der Radiation des schwarzen Körpers aus. Beispiele schließen Sonnenlicht ein (die Radiation, die durch den chromosphere der Sonne um 6,000 Spitzen von Kelvin im sichtbaren Gebiet des elektromagnetischen Spektrums, wenn geplant, in Wellenlänge-Einheiten ausgestrahlt ist, und ungefähr 40 % des Sonnenlichtes sind sichtbar), Glühglühbirnen (strahlen die nur ungefähr 10 % ihrer Energie als sichtbares Licht und der Rest als infrarot aus), und glühende feste Partikeln in Flammen. Die Spitze des blackbody Spektrums ist in infrarot für relativ kühle Gegenstände wie Menschen. Als die Temperatur, die Maximalverschiebungen zu kürzeren Wellenlängen zunimmt, zuerst ein rotes Glühen, dann ein weißes, und schließlich eine blaue Farbe erzeugend, als sich die Spitze aus dem sichtbaren Teil des Spektrums und ins ultraviolette bewegt. Diese Farben können gesehen werden, wenn Metall zum "roten heißen" oder "heißen Weiß" geheizt wird. Blaue Thermalemission wird nicht häufig gesehen. Die allgemein gesehene blaue Farbe in einer Gasflamme oder einer Fackel eines Schweißers ist tatsächlich wegen der molekularen Emission, namentlich durch CH Radikale (ein Wellenlänge-Band ungefähr 425 nm ausstrahlend).

Atome strahlen aus und absorbieren Licht an charakteristischen Energien. Das erzeugt "Emissionslinien" im Spektrum jedes Atoms. Emission, kann als in Licht ausstrahlenden Dioden, Gasentladungslampen (wie Neonlicht und Neonzeichen, Quecksilberdampf-Lampen, usw.), und Flammen unwillkürlich sein (Licht vom heißen Benzin selbst — so, zum Beispiel das Natrium in einer Gasflamme strahlt charakteristisches gelbes Licht aus). Emission kann auch, als in einem Laser oder einer Mikrowellenmaser stimuliert werden.

Die Verlangsamung einer freien beladenen Partikel, wie ein Elektron, kann sichtbare Radiation erzeugen: Zyklotron-Radiation, Synchrotron-Radiation und bremsstrahlung Radiation sind alle Beispiele davon. Partikeln, die sich durch ein Medium schneller bewegen als die Geschwindigkeit des Lichtes in diesem Medium, können sichtbare Radiation von Cherenkov erzeugen.

Bestimmte Chemikalien erzeugen sichtbare Radiation durch chemoluminescence. In Wesen wird dieser Prozess bioluminescence genannt. Zum Beispiel erzeugen Leuchtkäfer Licht dadurch bedeutet, und Boote, die sich durch Wasser bewegen, können Plankton stören, die ein glühendes Kielwasser erzeugen.

Bestimmte Substanzen erzeugen Licht, wenn sie durch die energischere Radiation, ein als Fluoreszenz bekannter Prozess illuminiert werden. Einige Substanzen strahlen Licht langsam nach der Erregung durch die energischere Radiation aus. Das ist als Phosphoreszenz bekannt.

Phosphoreszierende Materialien können auch durch das Bombardieren von ihnen mit subatomaren Partikeln aufgeregt sein. Cathodoluminescence ist ein Beispiel. Dieser Mechanismus wird in Kathode-Strahl-Tube-Fernsehern und Computermonitoren verwendet.

Bestimmte andere Mechanismen können Licht erzeugen:

Wenn das Konzept des Lichtes beabsichtigt ist, um Fotonen (Gammastrahlung) "sehr hohe Energie" einzuschließen, schließen zusätzliche Generationsmechanismen ein:

Einheiten und Maßnahmen

Licht wird mit zwei alternativen Hauptsätzen von Einheiten gemessen: Radiometrie besteht aus Maßen der leichten Macht an allen Wellenlängen, während Fotometrie Licht mit der in Bezug auf ein standardisiertes Modell der menschlichen Helligkeitswahrnehmung beschwerten Wellenlänge misst. Fotometrie ist zum Beispiel nützlich, um Beleuchtung für den menschlichen Gebrauch beabsichtigte (Beleuchtung) zu messen. Die SI-Einheiten für beide Systeme werden in den folgenden Tischen zusammengefasst.

Die Fotometrie-Einheiten sind von den meisten Systemen von physischen Einheiten darin verschieden sie ziehen in Betracht, wie das menschliche Auge antwortet, um sich zu entzünden. Die Kegel-Zellen im menschlichen Auge sind drei Typen, die verschieden über das sichtbare Spektrum und die kumulativen Ansprechspitzen an einer Wellenlänge von ungefähr 555 nm antworten. Deshalb scheinen zwei Quellen des Lichtes, die dieselbe Intensität (W/m) des sichtbaren Lichtes erzeugen, ebenso hell nicht notwendigerweise. Die Fotometrie-Einheiten werden entworfen, um das in Betracht zu ziehen, und sind deshalb eine bessere Darstellung dessen, wie "hell" ein Licht scheint zu sein als rohe Intensität. Sie beziehen sich auf die rohe Macht durch eine Menge hat Leuchtwirkung genannt, und werden zu Zwecken wie Bestimmung verwendet, wie man am besten genügend Beleuchtung für verschiedene Aufgaben in Innen- und Außeneinstellungen erreicht. Die durch einen Fotozelle-Sensor gemessene Beleuchtung entspricht nicht notwendigerweise, was durch das menschliche Auge, und ohne Filter wahrgenommen wird, die kostspielig sein können, neigen Fotozellen und ladungsgekoppelte Halbleiterbausteine (CCD) dazu, einigen infrarot, ultraviolett oder beide zu antworten.

Leichter Druck

Licht übt physischen Druck auf Gegenstände in seinem Pfad, ein Phänomen aus, das durch die Gleichungen von Maxwell abgeleitet werden kann, aber kann leichter durch die Partikel-Natur des Lichtes erklärt werden: Fotonen schlagen und übertragen ihren Schwung. Leichter Druck ist der Macht des leichten Balkens gleich, der durch c, die Geschwindigkeit des Lichtes geteilt ist. Wegen des Umfangs von c ist die Wirkung des leichten Drucks für tägliche Gegenstände unwesentlich. Zum Beispiel übt ein ein-milliwatt Laserzeigestock eine Kraft von ungefähr 3.3 piconewtons auf dem Gegenstand aus, der wird illuminiert; so konnte man einen amerikanischen Penny mit Laserzeigestöcken heben, aber das Tun würde so ungefähr 30 Milliarden 1-mW Laserzeigestöcke verlangen. Jedoch, in Anwendungen der Nanometer-Skala wie NEMS, ist die Wirkung des leichten Drucks bedeutender, und leichten Druck ausnutzend, um NEMS Mechanismen zu steuern und Nanometer-Skala zu schnipsen, physische Schalter in einheitlichen Stromkreisen sind ein aktives Gebiet der Forschung.

An größeren Skalen kann leichter Druck Asteroiden veranlassen, schneller zu spinnen, ihren unregelmäßigen Gestalten als auf den Schaufeln einer Windmühle folgend. Die Möglichkeit, Sonnensegel zu machen, die Raumschiffe im Raum beschleunigen würden, ist auch unter der Untersuchung.

Obwohl die Bewegung von Crookes radiometer dem leichten Druck ursprünglich zugeschrieben wurde, ist diese Interpretation falsch; die charakteristische Folge von Crookes ist das Ergebnis eines teilweisen Vakuums. Das sollte mit dem Nichols radiometer nicht verwirrt sein, in dem die (geringe) Bewegung, die durch das Drehmoment (obwohl nicht genug für die volle Folge gegen die Reibung) verursacht ist, durch den leichten Druck direkt verursacht wird.

Historische Theorien über das Licht, in der zeitlichen Reihenfolge

Das klassische Griechenland und der Hellenismus

Im fünften Jahrhundert v. Chr. hat Empedocles verlangt, dass alles aus vier Elementen zusammengesetzt wurde; Feuer, Luft, Erde und Wasser. Er hat geglaubt, dass Aphrodite das menschliche Auge aus den vier Elementen gemacht hat, und dass sie das Feuer im Auge angezündet hat, das aus dem möglichen Augenbilden-Anblick geschienen hat. Wenn das wahr war, dann konnte man während der Nacht genauso gut, wie während des Tages sehen, so hat Empedocles eine Wechselwirkung zwischen Strahlen von den Augen und Strahlen von einer Quelle wie die Sonne verlangt.

In ungefähr 300 v. Chr. hat Euklid Optica geschrieben, in dem er die Eigenschaften des Lichtes studiert hat. Euklid hat verlangt, dass Licht in Geraden gereist ist und er die Gesetze des Nachdenkens beschrieben hat und sie mathematisch studiert hat. Er hat diesen Anblick infrage gestellt ist das Ergebnis eines Balkens vom Auge, weil er fragt, wie man die Sterne sofort sieht, wenn man jemandes Augen schließt, sie dann nachts öffnet. Natürlich, wenn der Balken vom Auge ungeheuer schnell reist, ist das nicht ein Problem.

In 55 v. Chr., Lucretius, hat ein Römer, der die Ideen von früherem griechischem atomists fortgesetzt hat, geschrieben:

"Das Licht & die Hitze der Sonne; diese werden aus Minutenatomen zusammengesetzt, die, wenn sie davongemacht werden, keine Zeit mit dem Jagdrecht über den Zwischenraum von Luft in der durch den Stoß gegebenen Richtung verlieren." - Auf der Natur des Weltalls

Trotz, ähnlich späteren Partikel-Theorien zu sein, wurden die Ansichten von Lucretius nicht allgemein akzeptiert.

Ptolemy (c. Das 2. Jahrhundert) hat über die Brechung des Lichtes in seinem Buch Optik geschrieben.

Das klassische Indien

Im alten Indien, den hinduistischen Schulen von Samkhya und Vaisheshika, aus ungefähr den frühen Jahrhunderten hat CE Theorien über das Licht entwickelt. Gemäß der Schule von Samkhya ist Licht eines der fünf grundsätzlichen "feinen" Elemente (tanmatra), aus dem die groben Elemente erscheinen. Der atomicity dieser Elemente wird nicht spezifisch erwähnt, und es scheint, dass sie wirklich genommen wurden, um dauernd zu sein.

Andererseits gibt die Schule von Vaisheshika eine Atomtheorie der physischen Welt auf dem Nichtatomboden des Äthers, Zeit und Raums. (Sieh Indianeratomismus.) Sind die grundlegenden Atome diejenigen der Erde (prthivi), Wasser (pani), Feuer (agni), und Luft (vayu) Leichte Strahlen wird genommen, um ein Strom der hohen Geschwindigkeit von tejas (Feuer) Atome zu sein. Die Partikeln des Lichtes können verschiedene Eigenschaften abhängig von der Geschwindigkeit und den Maßnahmen der tejas Atome ausstellen.

Der Vishnu Purana kennzeichnet Sonnenlicht als "die sieben Strahlen der Sonne".

Die Indianerbuddhisten, wie Dignāga im 5. Jahrhundert und Dharmakirti im 7. Jahrhundert, haben einen Typ des Atomismus entwickelt, der eine Philosophie über die Wirklichkeit ist, die aus Atomentitäten wird zusammensetzt, die kurze Blitze des Lichtes oder der Energie sind. Sie haben Licht angesehen als, eine zur Energie gleichwertige Atomentität zu sein.

Descartes

René Descartes (1596-1650) hat gemeint, dass Licht ein mechanisches Eigentum des Leuchtkörpers war, die "Formen" von Ibn al-Haytham und Witelo sowie den "Arten" von Speck, Grosseteste und Kepler zurückweisend. 1637 hat er eine Theorie der Brechung des Lichtes veröffentlicht, das falsch angenommen hat, dass Licht schneller in einem dichteren Medium gereist ist als in einem weniger dichten Medium. Descartes hat diesen Beschluss analog mit dem Verhalten von Schallwellen erreicht. Obwohl Descartes über die Verhältnisgeschwindigkeiten falsch war, war er im Annehmen richtig, dass sich Licht wie eine Welle und im Folgern benommen hat, dass Brechung durch die Geschwindigkeit des Lichtes in verschiedenen Medien erklärt werden konnte.

Descartes ist nicht erst, um die mechanischen Analogien zu verwenden, aber weil er klar behauptet, dass Licht nur ein mechanische Eigentum des Leuchtkörpers und des Sendemediums ist, wird die Theorie von Descartes des Lichtes als der Anfang der modernen physischen Optik betrachtet.

Partikel-Theorie

Pierre Gassendi (1592-1655), ein atomist, hat eine Partikel-Theorie des Lichtes vorgeschlagen, das postum in den 1660er Jahren veröffentlicht wurde. Isaac Newton hat die Arbeit von Gassendi an einem frühen Alter studiert, und hat seine Ansicht der Theorie von Descartes des Plenums bevorzugt. Er hat in seiner Hypothese des Lichtes von 1675 festgestellt, dass Licht aus Körperchen zusammengesetzt wurde (Partikeln der Sache), die in allen Richtungen von einer Quelle ausgestrahlt wurden. Eines der Argumente des Newtons gegen die Welle-Natur des Lichtes war, dass, wie man bekannt, sich Wellen um Hindernisse gebogen haben, während Licht nur in Geraden gereist ist. Er hat wirklich jedoch das Phänomen der Beugung des Lichtes erklärt (der von Francesco Grimaldi beobachtet worden war) durch das Erlauben, dass eine leichte Partikel eine lokalisierte Welle im Narkoseäther schaffen konnte.

Die Theorie von Newton konnte verwendet werden, um das Nachdenken des Lichtes vorauszusagen, aber konnte nur Brechung durch das falsche Annehmen erklären, dass sich Licht nach dem Eingehen in ein dichteres Medium beschleunigt hat, weil die Anziehungskraft größer war. Newton hat die Endversion seiner Theorie in seinem Opticks von 1704 veröffentlicht. Sein Ruf hat der Partikel-Theorie des Lichtes geholfen, während des 18. Jahrhunderts zu herrschen. Die Partikel-Theorie des Lichtes hat Laplace dazu gebracht zu behaupten, dass ein Körper so massiv sein konnte, dass Licht ihm nicht entfliehen konnte. Mit anderen Worten würde es werden, was jetzt ein schwarzes Loch genannt wird. Laplace hat seinen Vorschlag später zurückgezogen, nachdem eine Wellentheorie des Lichtes fest gegründet als das Modell für das Licht geworden ist (wie, keiner erklärt worden ist, sind eine Partikel oder Wellentheorie völlig richtig). Eine Übersetzung des Aufsatzes von Newton auf dem Licht erscheint in Der in großem Umfang Struktur der Raum-Zeit, durch Stephen Hawking und George F. R. Ellis.

Wellentheorie

In den 1660er Jahren hat Robert Hooke eine Wellentheorie des Lichtes veröffentlicht. Christiaan Huygens hat seine eigene Wellentheorie des Lichtes 1678 ausgearbeitet, und hat es in seiner Abhandlung auf dem Licht 1690 veröffentlicht. Er hat vorgeschlagen, dass Licht in allen Richtungen ausgestrahlt wurde, wie eine Reihe von Wellen in einem Medium den Äther von Luminiferous genannt hat. Da Wellen durch den Ernst nicht betroffen werden, wurde es angenommen, dass sie sich nach dem Eingehen in ein dichteres Medium verlangsamt haben.

Die Wellentheorie hat vorausgesagt, dass leichte Wellen einander wie Schallwellen (wie bemerkt, 1800 durch Thomas Young) stören konnten, und dass Licht polarisiert werden konnte, wenn es eine Querwelle war. Young hat mittels eines Beugungsexperimentes gezeigt, dass sich Licht als Wellen benommen hat. Er hat auch vorgeschlagen, dass verschiedene Farben durch verschiedene Wellenlängen des Lichtes und erklärte Farbenvision in Bezug auf dreifarbige Empfänger im Auge verursacht wurden.

Ein anderer Unterstützer der Wellentheorie war Leonhard Euler. Er hat in Nova theoria lucis und colorum (1746) gestritten, dass Beugung leichter durch eine Wellentheorie erklärt werden konnte.

Später hat Augustin-Jean Fresnel unabhängig seine eigene Wellentheorie des Lichtes ausgearbeitet, und hat es dem Académie des Sciences 1817 präsentiert. Simeon Denis Poisson hat zur mathematischen Arbeit von Fresnel beigetragen, um ein überzeugendes Argument zu Gunsten von der Wellentheorie zu erzeugen, helfend, die Korpuskulartheorie von Newton zu stürzen. Vor dem Jahr 1821 ist Fresnel im Stande gewesen, über mathematische Methoden zu zeigen, dass Polarisation nur durch die Wellentheorie des Lichtes und nur erklärt werden konnte, wenn Licht ohne Längsvibrieren überhaupt völlig querlaufend war.

Die Schwäche der Wellentheorie war, dass leichte Wellen, wie Schallwellen, ein Medium für die Übertragung brauchen würden. Eine hypothetische Substanz hat gerufen der luminiferous Narkoseäther wurde vorgeschlagen, aber seine Existenz wurde in starke Zweifel gegen Ende des neunzehnten Jahrhunderts durch das Experiment von Michelson-Morley geworfen.

Die Korpuskulartheorie des Newtons hat angedeutet, dass Licht schneller in einem dichteren Medium reisen würde, während die Wellentheorie von Huygens und andere das Gegenteil einbezogen haben. Damals konnte die Geschwindigkeit des Lichtes nicht genau genug gemessen werden, um zu entscheiden, welche Theorie richtig war. Das erste, um ein genug genaues Maß zu machen, war Léon Foucault 1850. Sein Ergebnis hat die Wellentheorie unterstützt, und die klassische Partikel-Theorie wurde schließlich aufgegeben, um nur im 20. Jahrhundert teilweise wiederzuerscheinen.

Quant-Theorie

1900 hat Max Planck, versuchend, schwarze Körperradiation zu erklären, vorgeschlagen, dass, obwohl Licht eine Welle war, diese Wellen gewinnen oder Energie nur in begrenzten mit ihrer Frequenz verbundenen Beträgen lösen konnten. Planck hat diese "Klumpen" der leichten Energie "Quanten" genannt (von einem lateinischen Wort für "wie viel." 1905 hat Albert Einstein die Idee von leichten Quanten verwendet, die fotoelektrische Wirkung zu erklären und hat vorgeschlagen, dass diese leichten Quanten einen "echten" existance hatten. Diese leichten Partikeln wurden genannt Fotonen in 1923 Arthur Holly Compton haben gezeigt, dass die gesehene Wellenlänge-Verschiebung, als niedrige Intensitätsröntgenstrahlen, die von Elektronen (so genannter Compton gestreut sind, der sich zerstreut), durch eine Partikel-Theorie von Röntgenstrahlen, aber nicht einer Wellentheorie erklärt werden konnten. 1926 hat Gilbert N. Lewis diese liqht Quant-Fotonen genannt.

Schließlich ist die moderne Theorie der Quant-Quant-Mechanik gekommen, um Licht als (in einem Sinn) sowohl eine Partikel als auch eine Welle, und (in einem anderen Sinn) als ein Phänomen darzustellen, das kein eine Partikel oder eine Welle ist (die wirklich makroskopische Phänomene, wie Baseball oder Ozeanwellen sind). Statt dessen sieht moderne Physik Licht als etwas, was manchmal mit der Mathematik beschrieben werden kann, die zu einem Typ der makroskopischen Metapher (Partikeln), und manchmal einer anderen makroskopischen Metapher (Wasserwellen) passend ist, aber wirklich etwas ist, was nicht völlig vorgestellt werden kann. Als im Fall für Funkwellen und die Röntgenstrahlen, die an Compton beteiligt sind, der sich zerstreut, haben Physiker bemerkt, dass elektromagnetische Radiation dazu neigt, sich mehr wie eine klassische Welle an niedrigeren Frequenzen, aber mehr wie eine klassische Partikel an höheren Frequenzen zu benehmen, aber nie völlig alle Qualitäten von einer oder dem anderen verliert. Wie man leicht zeigen kann, ist sichtbares Licht, das einen Mittelgrund in der Frequenz besetzt, in Experimenten das beschreibbare Verwenden entweder eine Welle oder Partikel-Modell, oder manchmal beide.

Elektromagnetische Theorie als Erklärung für alle Typen des sichtbaren Lichtes und die ganze EM Radiation

1845 hat Michael Faraday entdeckt, dass das Flugzeug der Polarisation geradlinig des polarisierten Lichtes rotieren gelassen wird, wenn die leichten Strahlen entlang der magnetischen Feldrichtung in Gegenwart von einem durchsichtigen Dielektrikum, eine als Folge von Faraday jetzt bekannte Wirkung reisen. Das war die ersten Beweise, dass Licht mit dem Elektromagnetismus verbunden gewesen ist. 1846 hat er nachgesonnen, dass Licht eine Form der Störung sein könnte, die sich entlang magnetischen Feldlinien fortpflanzt. Faraday hat 1847 vorgeschlagen, dass Licht ein elektromagnetisches Hochfrequenzvibrieren war, das sich sogar ohne ein Medium wie der Äther fortpflanzen konnte.

Die Arbeit von Faraday hat James Clerk Maxwell angeregt, elektromagnetische Radiation und Licht zu studieren. Maxwell hat entdeckt, dass selbst fortpflanzende elektromagnetische Wellen durch den Raum mit einer unveränderlichen Geschwindigkeit reisen würden, die zufällig der vorher gemessenen Geschwindigkeit des Lichtes gleich war. Davon hat Maxwell beschlossen, dass Licht eine Form der elektromagnetischen Radiation war: Er hat zuerst festgestellt, dass das auf 1862 auf Auf Physischen Linien der Kraft hinausläuft. 1873 hat er Eine Abhandlung auf der Elektrizität und dem Magnetismus veröffentlicht, der eine volle mathematische Beschreibung des Verhaltens von elektrischen und magnetischen Feldern enthalten hat, die noch als die Gleichungen von Maxwell bekannt sind. Bald danach hat Heinrich Hertz die Theorie von Maxwell experimentell bestätigt, indem er erzeugt hat und Funkwellen im Laboratorium entdeckt hat und demonstriert hat, dass sich diese Wellen genau wie sichtbares Licht benommen haben, Eigenschaften wie Nachdenken, Brechung, Beugung und Einmischung ausstellend. Die Theorie von Maxwell und die Experimente von Hertz haben direkt zur Entwicklung von modernem Radio, Radar, Fernsehen, elektromagnetischer Bildaufbereitung und Radiokommunikationen geführt.

In der Quant-Theorie werden Fotonen als Welle-Pakete der in der klassischen Theorie von Maxwell beschriebenen Wellen gesehen. Die Quant-Theorie war erforderlich, um Effekten sogar mit dem Sehlicht zu erklären, dass die klassische Theorie von Maxwell nicht (wie geisterhafte Linien) gekonnt hat.

Siehe auch

sind

Referenzen


Geschichte von Behörden der öffentlichen Verkehrsmittel in London / Lipid
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