Kādas ir gaismas īpašības?

Termins "gaisma" var tikt izmantots, lai apzīmētu redzamo gaismu - elektromagnētisko starojumu ar viļņa garumu, ko cilvēka acīs var uztvert, vai arī jebkura viļņa garuma elektromagnētisko starojumu kopumā. Visā elektromagnētiskajā starojumā ir daudz dažādu gaismas īpašību, tai skaitā tā ātrums vakuumā, spēja tikt atspoguļotai un viļņu līdzīga uzvedība lielākajā daļā gadījumu. Dažādas gaismas īpašības var izstādīt dažādi gaismas viļņi. Šādi mainīgie īpašumi ietver viļņa garumu, frekvenci, intensitāti un polarizāciju. Gaismas kvantu mehāniskās īpašības ir īpaši ieinteresētas fizikā un ķīmijā, un tās pamatojas uz to, ka gaisma izturas gan kā viļņs, gan kā daļiņa.

Lai aprakstītu un klasificētu jebkuru konkrētu elektromagnētiskā starojuma viļņu, var izmantot dažādas gaismas īpašības. Gaismas viļņa garums apzīmē attālumu starp diviem viļņu pīķiem vai attālumu starp atkārtotām viļņu daļām. Biežums apraksta atkārtojumu skaitu, kas notiek noteiktā laika periodā. Citus gaismas raksturlielumus, piemēram, intensitāti un polarizāciju, var arī izmantot īpašu gaismas viļņu klasificēšanai.

Gaisma ceļo pa vakuumu 186,282 jūdzes sekundē (aptuveni 299,792,458 metri sekundē). Šis ātrums ir pazīstams kā "gaismas ātrums" un tas ir ārkārtīgi svarīgs fizikā dažādu iemeslu dēļ, ieskaitot vietu Einšteina teorijā par īpašo relativitāti. Teorija apgalvo, ka "gaismas ātrums vakuumā ir vienāds visiem novērotājiem neatkarīgi no to kustības vai gaismas avota kustības". Tādējādi gaisma, ko izstaro gaismas avots, kas pārvietojas gandrīz gaismas ātrumā, pārvietojas ar tādu pašu ātrumu, kāds rodas no nekustīga gaismas avota. Speciālā relativitāte noved pie tādām parādībām kā laika pagarināšanās, garuma kontrakcija un ideja, ka maksimālais ātrums noteikti ir ierobežots.

Gaismas kvantu mehāniskās īpašības galvenokārt saistītas ar viļņu daļiņu dualitāti - faktu, ka gaisma dažādos laikos izturas tāpat kā viļņu un kā daļiņu. Eksperimenti ir parādījuši vilnim līdzīgas gaismas īpašības, piemēram, traucējumus, polarizāciju un difrakciju. Tomēr eksperiments, kas parādīja "fotoelektrisko efektu", parādīja, ka gaismai ir arī daļiņu līdzīgas īpašības, ko nevarēja demonstrēt kaut kas pilnīgi viļņveidīgs. Gaismas "daļiņas" ir pazīstama kā "fotons", ko definē kā vienu gaismas kvantu vai mazāko fizisko "daudzumu" gaismas, kas var pastāvēt vienā vienībā.