Strona głównaPytania → Co to znaczy, że światło...

Co to znaczy, że światło na falową naturę?

Pytanie

Pyta Adam

Co to znaczy, że foton (światło) na falową naturę? Gdy taki foton leci od Słońca na Ziemię, to zatacza spirale, faluje z góry na dół, czy z lewej na prawą? Można gdzieś o tym przeczytać?

Odpowiedź

Odpowiada dr Marcin Badziak

Światło to fala elektromagnetyczna, czyli propagujące się w przestrzeni oscylacje pola elektrycznego i magnetycznego. Podlega ono charakterystycznym zjawiskom dla fal, takich jak interferencja czy dyfrakcja, i właśnie w tym kontekście mówi się o falowej naturze światła. Światło widzialne, jako fala, charakteryzuje się w szczególności długością fali, która wynosi od ok. 390 nm (dla koloru fioletowego) do ok. 700 nm (dla koloru czerwonego) (natomiast jednostka nm oznacza nanometr, czyli $10^{-9}$ metra). Wszystkie inne podstawowe barwy pomiędzy fioletem i czerwienią (czyli wszystkie kolory tęczy) mają pośrednie długości w tym zakresie. Długości fal można przetłumaczyć też na częstotliwości, czyli ilości zmian wartości wspomnianych pól elektrycznych i magnetycznych na sekundę (czyli właśnie owe oscylacje fali); dla czerwieni i fioletu wynoszą one odpowiednio ok. 430 i 790 THz (czyli Tera-Herców, gdzie przedrostek Tera oznacza $10^{12}$). Dla porównania, radiowe fale ultrakrótkie (oznaczane UKF, czy też FM) także są przykładem fali elektromagnetycznej (zatem mającej fizyczną naturę identyczną jak światło), ale o częstościach rzędu 100 MHz (gdzie MHz oznacza $10^6$ Herców); są to zatem częstości rzędu 500 milionów mniejsze niż w przypadku fali elektromagnetycznej odpowiadającej światłu widzialnemu.

Należy też zaznaczyć, że zgodnie z mechaniką kwantową światło można traktować również jako strumień cząstek (fotonów) i wiele zjawisk związanych ze światłem, takich jak np. efekt fotoelektryczny, można wyjaśnić tylko materialną (korpuskularną) naturą światła. W przypadku fotonów mówi się nie o falowej, ale o korpuskularnej naturze światła. Określa się to zwykle jako dualizm korpuskularno-falowy światła.

Na ten temat poczytać można w standardowych podręcznikach szkolnych, można też zapoznać się z artykułem światło w Wikipedii oraz występującymi w nim odnośnikami. Bardziej dociekliwym polecamy książkę „QED. Osobliwa teoria światła i materii” Richarda Feynmana.