Съдържание
Въпросът как светлината пътува през космоса е една от многогодишните мистерии на физиката. В съвременните обяснения това е вълново явление, което не се нуждае от среда, чрез която да се разпространява. Според квантовата теория тя се държи и като съвкупност от частици при определени обстоятелства. За повечето макроскопични цели обаче неговото поведение може да бъде описано като се третира като вълна и се прилагат принципите на вълновата механика, за да се опише нейното движение.
Електромагнитни вибрации
В средата на 1800 г. шотландският физик Джеймс Клерк Максуел установява, че светлината е форма на електромагнитна енергия, която пътува във вълни. Въпросът как успява да го направи при липса на среда се обяснява с естеството на електромагнитните вибрации. Когато заредена частица вибрира, тя произвежда електрическа вибрация, която автоматично индуцира магнитна - физиците често визуализират тези вибрации, възникващи в перпендикулярни равнини. Сдвоените трептения се разпространяват навън от източника; не се изисква среда, с изключение на електромагнитното поле, което прониква във Вселената.
Лъч светлина
Когато електромагнитният източник генерира светлина, светлината се движи навън като поредица от концентрични сфери, разположени в съответствие с вибрациите на източника. Светлината винаги поема най-краткия път между източник и дестинация. Линия, изтеглена от източника до дестинацията, перпендикулярна на фронтовете на вълната, се нарича лъч. Далеч от източника, сферичните вълнови фронтове се израждат в серия от успоредни линии, движещи се в посока на лъча. Разстоянието им определя дължината на вълната на светлината, а броят на такива линии, които преминават дадена точка в дадена единица време, определя честотата.
Скоростта на светлината
Честотата, с която вибрира източник на светлина, определя честотата - и дължината на вълната - на полученото лъчение. Това влияе пряко върху енергията на вълновия пакет - или спукване на вълни, движещи се като единица - според връзка, установена от физика Макс Планк в началото на 1900-те. Ако светлината е видима, честотата на вибрациите определя цвета. Скоростта на светлината обаче не се влияе от вибрационната честота. Във вакуум, той винаги е 299 792 километра в секунда (186, 282 мили в секунда), стойност, обозначена с буквата "c". Според теорията на относителността на Айнщайн, нищо във Вселената не пътува по-бързо от това.
Пречупване и дъги
Светлината пътува по-бавно в среда, отколкото във вакуум, а скоростта е пропорционална на плътността на средата. Това изменение на скоростта кара светлината да се огъва в интерфейса на две среди - явление, наречено пречупване. Ъгълът, под който се огъва, зависи от плътността на двете среди и дължината на вълната на падащата светлина. Когато светлинният инцидент върху прозрачен носител е съставен от фронтове на вълни с различна дължина на вълната, всяка фронта на вълната се огъва под различен ъгъл и резултатът е дъга.