Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Από τα αρχαία χρόνια οι φιλόσοφοι προσπαθούσαν να κατανοήσουν και να ερμηνεύσουν τη φύση του φωτός.Στις μυθολογίες των αρχαίων λαών το φως και το σκοτάδι θεωρούνται βασικά συστατικά των σωμάτων.Για τους αρχαίους Έλληνες ο Απόλλωνας ήταν ο θεός του φωτός.

Για τους αρχαίους Έλληνες ο Απόλλωνας ήταν ο θεός του φωτός  

 Η φύση του φωτός κατά την αρχαιότητα δεν ήταν γνωστή.Οι άνθρωποι γνώριζαν ότι προέρχεται από τον Ήλιο.Ήξεραν ότι τα φυτά μαραζώνουν χωρίς το φως του ήλιου.Το φως είναι μια βασική αιτία της ύπαρξης ζωής στον πλανήτη μας.Το φως είναι αυτό που κάνει ορατά τα αντικείμενα που βρίσκονται στον πλανήτη μας.

 Το φως ήταν και είναι μια βασική αιτία της ύπαρξης ζωής στον πλανήτη μας.Ας μην ξεχνάμε ότι τα φυτά,με τη φωτοσύνθεση,μετατρέπουν την ενέργεια που παρέχει το φως του Ήλιου σε χημική ενέργεια,την οποία χρησιμοποιούν στη συνέχεια για την ανάπτυξή τους.Το φως είναι αυτό που κάνει ορατά τα αντικείμενα που βρίσκονται στον πλανήτη μας,τη Γη,και στο Σύμπαν.Με τη βοήθεια του φωτός «επικοινωνούμε» με τα άστρα και τους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος αντλώντας χιλιάδες πληροφορίες για τη σύστασή τους (φασματοσκοπική μέθοδος).

Ο Σερ Ισαάκ Νεύτων (Αγγλ. Sir Isaac Newton Σερ Άιζακ Νιούτον,4 Ιανουαρίου 1643–31 Μαρτίου 1727) ήταν Άγγλος φυσικός, μαθηματικός,αστρονόμος,φιλόσοφος,αλχημιστής και θεολόγος.Θεωρείται πατέρας της Κλασικής Φυσικής,καθώς ξεκινώντας από τις παρατηρήσεις του Γαλιλαίου αλλά και τους νόμους του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών διατύπωσε τους τρεις μνημειώδεις νόμους της κίνησης και τον περισπούδαστο «νόμο της βαρύτητας» (που ο θρύλος αναφέρει πως αναζήτησε μετά από πτώση μήλου από μια μηλιά).Μεγάλης ιστορικής σημασίας υπήρξαν ακόμη οι μελέτες του σχετικά με τη φύση του φωτός καθώς επίσης και η καθοριστική συμβολή του στη θεμελίωση των σύγχρονων μαθηματικών και συγκεκριμένα του διαφορικού και ολοκληρωτικού λογισμού

 Δύο σημαντικά φαινόμενα,η περίθλαση και η συμβολή του φωτός,απασχόλησαν τους φυσικούς Christian Huygens (Κρίστιαν Χόυχενς,1629-1695) και Tomas Young (Τόμας Γιανγκ,1773-1829) το 1670 και 1803 αντίστοιχα.Οι Huygens και Young,μέσα από πειραματικές διαδικασίες πάνω στα φαινόμενα αυτά,απέδειξαν ότι το φως έχει κυματική φύση και συγκεκριμένα ότι είναι εγκάρσια κύματα.

Μεγάλης ιστορικής σημασίας υπήρξαν οι μελέτες του Νεύτωνα σχετικά με τη φύση του φωτός

 Το αποκορύφωμα της έρευνας για τη φύση του φωτός ήρθε το 1865,όταν ο Maxwell (Μάξγουελ),αναπτύσσοντας τη μεγαλειώδη θεωρία του,απέδειξε ότι το φως είναι εγκάρσια ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

 Συνεχίζοντας την ιστορική αναδρομή συναντάμε στις αρχές του 20ού αιώνα το Max Planck (Μαξ Πλανκ,1858-1947),ο οποίος χρησιμοποίησε τη σωματιδιακή φύση του φωτός,για να ερμηνεύσει την ακτινοβολία που εκπέμπουν τα θερμά σώματα.

 Στην πιο σύγχρονη εποχή ο Einstein (Αϊνστάιν) χρησιμοποιώντας τη σωματιδιακή φύση του φωτός ερμηνεύει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο (εκπομπή ηλεκτρονίων από μέταλλα,όταν πάνω σ' αυτά προσπίπτει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία).

 Σήμερα πιστεύουμε στη διπλή φύση του φωτός,δηλαδή ότι το φως συμπεριφέρεται ως κύμα και ως σωματίδιο που ονομάζεται φωτόνιο.Σε φαινόμενα όπως η συμβολή,η περίθλαση και η πόλωση εκδηλώνεται η κυματική φύση του φωτός (ηλεκτρομαγνητικό κύμα),ενώ σε φαινόμενα που σχετίζονται με την αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη (απορρόφηση-εκπομπή),όπως το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο,εκδηλώνεται η σωματιδιακή φύση του φωτός.

 Η ερώτηση λοιπόν «τι είναι το φως, σωματίδιο ή κύμα;»είναι εσφαλμένη,γιατί τo φως συμπεριφέρεται ως κύμα και ως σωματίδιο.

 Σήμερα το φως έχει πολλές εφαρμογές στην τεχνολογία.Βοηθάει τους χειρούργους να κάνουν λεπτές επεμβάσεις και τους μηχανικούς στα έργα τους,επίσης με το φως μπορούμε να μετρήσουμε με πολύ μεγάλη ακρίβεια μεγάλες αποστάσεις. 

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Αν στην πορεία των ηλιακών ακτίνων που μπαίνουν στην αίθουσα μας,τοποθετήσουμε μία λεία και γυαλιστερή επίπεδη επιφάνεια,θα παρατηρήσουμε στον απέναντι σκιερό τοίχο μία φωτεινή κηλίδα.Αυτό συμβαίνει γιατί οι ηλιακές ακτίνες αλλάζουν πορεία διαδόσεως,όταν συναντούν τη γυαλιστερή επιφάνεια.

Όταν μια ακτίνα φωτός η οποία διαδίδεται σε ένα οπτικό μέσο προσπίπτει στη διαχωριστική επιφάνεια του μέσου με ένα δεύτερο μέσο,τότε ένα μέρος της ακτινοβολίας επιστρέφει στο αρχικό μέσο

 Όταν μια ακτίνα φωτός η οποία διαδίδεται σε ένα οπτικό μέσο προσπίπτει στη διαχωριστική επιφάνεια του μέσου με ένα δεύτερο μέσο,τότε ένα μέρος της ακτινοβολίας επιστρέφει στο αρχικό μέσο.

Ακτίνες φωτός προσπίπτουν στην διαχωριστική επιφάνεια

 Το φαινόμενο αυτό καλείται ανάκλαση του φωτός και η λεία και γυαλιστερή επιφάνεια κάτοπτρο ή καθρέφτης.

ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΑΝΑΚΛΑΣΗΣ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΑΝΑΚΛΑΣΗΣ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

 Στα αρχαία χρόνια ο άνθρωπος αντίκρισε πρώτη φορά το πρόσωπό του στην ήρεμη επιφάνεια του νερού.Οι πρώτοι καθρέφτες κατασκευάστηκαν από  κομμάτια από λειασμένο λίθο,όπως ο οψιανός,ένα φυσικό ηφαιστειακό γυαλί.Παραδείγματα των κατόπτρων οψιανού βρέθηκαν στην Ανατολία (σύγχρονη Τουρκία) και έχουν χρονολογηθεί γύρω στο 6000 π.Χ.

Στα αρχαία χρόνια ο άνθρωπος αντίκρισε πρώτη φορά το πρόσωπό του στην ήρεμη επιφάνεια του νερού

 Καθρέφτες από πέτρα βρέθηκαν στην Κεντρική και Νότια Αμερική γύρω στο 2000 π.Χ..Καθρέφτες από χαλκό φτιάχτηκαν στη Μεσοποταμία από το 4000 π.Χ. και στην αρχαία Αίγυπτο γύρω στο 3000 π.Χ..Στην Κίνα,χάλκινα κάτοπτρα έχουν κατασκευαστεί από το 2000 π.Χ..Καθρέπτες από άλλα μείγματα μετάλλων (κράματα) όπως από το χαλκό και το κασσίτερο μπορεί επίσης να είχαν κατασκευαστεί στην Κίνα και την Ινδία.

Αρχαίοι καθρέπτες 

 Καθρέφτες από γυαλί,λέγεται ότι είχαν εφευρεθεί στην Σιδώνα (σημερινό Λίβανο) κατά το πρώτο αιώνα μ.Χ..Ήταν καθρέφτες από γυαλί που υποστηρίζεται με φύλλο χρυσού και αναφέρονται από τον Ρωμαίο συγγραφέα Πλίνιο περίπου το 77 μ.Χ..Οι Ρωμαίοι επίσης είχαν αναπτύξει μια τεχνική για τη δημιουργία του καθρέφτη με επίστρωση γυαλί με λιωμένο μόλυβδο.

 Ο Πτολεμαίος πραγματοποίησε μια σειρά πειραμάτων με τους καθρέφτες σιδήρου.Μέχρι το 11ο αιώνα,καθρέφτες από γυαλί είχαν παραχθεί στην μαυριτανική Ισπανία.

Ένας καθρέφτης από την Κίνα το 500 μ.Χ.

 Στην Κίνα,ο κόσμος άρχισε να κάνει καθρέφτες με τη χρήση του υδραργύρου ήδη από το 500 μ.Χ..Κατά τη διάρκεια της Αναγέννησης,οι ευρωπαίοι κατασκευαστές τελειοποίησαν μια μέθοδος επίστρωσης γυαλιού με ένα κράμα κασσίτερου-υδράργυρου.Τον 16ο αιώνα, η Βενετία, μια πόλη φημισμένη για το γυαλί,έγινε κέντρο παραγωγής του καθρέφτη.Οι καθρέφτες από γυαλί την περίοδο αυτή ήταν είδη πολυτελείας.

Ο εφευρέτης του καθρέφτη από ασημί και γυαλί είναι ο Γερμανός χημικός Justus von Liebig 

 Ο εφευρέτης του καθρέφτη από ασημί και γυαλί είναι ο Γερμανός χημικός Justus von Liebig το 1835.Η  διαδικασία που ακολούθησε για την κατασκευή του καθρέφτη ήταν η απόθεση ενός λεπτού στρώματος από μεταλλικό ασημί πάνω σε γυαλί με τη χημική αναγωγή του νιτρικού αργύρου.Έτσι αυτή η εφεύρεση οδήγησε στις προσιτές τιμές στους καθρέφτες.Σήμερα,οι καθρέφτες συχνά παράγονται από την εναπόθεση κενού από αλουμίνιο απευθείας πάνω στο υπόστρωμα γυαλιού.

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΑΝΑΚΛΑΣΗΣ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

 Θεωρούμε μία δέσμη παραλλήλων ακτίνων φωτός που προσπίπτει σε λεία ανακλαστική επιφάνεια,δηλαδή οι ανωμαλίες της επιφάνειας έχουν μέγεθος πολύ μικρότερο σε σχέση με το μήκος κύματος της ακτινοβολίας.Στην περίπτωση αυτή οι ακτίνες επιστρέφουν στο αρχικό μέσο διάδοσης παραμένοντας παράλληλες.

Οι προσπίπτουσες παράλληλες ακτίνες παραμένουν παράλληλες και μετά την ανάκλαση

 Εάν η ανακλώμενη επιφάνεια είναι πολύ λεία, η αντανάκλαση του φωτός που εμφανίζεται λέγεται κατοπτρική ανάκλαση ή απλώς ανάκλαση.

Εάν η ανακλώμενη επιφάνεια είναι πολύ λεία,η αντανάκλαση του φωτός που εμφανίζεται λέγεται κατοπτρική ανάκλαση

 Ανάκλαση του φωτός ονομάζεται το φαινόμενο κατά το οποίο το φως αλλάζει πορεία,όταν προσπίπτει πάνω σε μία λεία και γυαλιστερή επιφάνεια.

Ανάκλαση του φωτός ονομάζεται το φαινόμενο κατά το οποίο το φως αλλάζει πορεία,όταν προσπίπτει πάνω σε μία λεία και γυαλιστερή επιφάνεια

 Εάν η επιφάνεια πάνω στην οποία προσπίπτει η δέσμη έχει ανωμαλίες,οι ακτίνες που την αποτελούν ανακλώνται σε διάφορες διευθύνσεις και σκορπίζουν στο γύρω χώρο.
 Η ανάκλαση αυτή,στην οποία οι ανακλώμενες ακτίνες δεν είναι πια παράλληλες,ονομάζεται διάχυση.

Κατοπτρική ανάκλαση και διάχυση

 Η ακτίνα ΠΟ στο παραπάνω σχήμα που πέφτει στο κάτοπτρο λέγεται προσπίπτουσα ακτίνα,ενώ η ακτίνα ΑΟ λέγεται ανακλώμενη ακτίνα.
 Αν φέρουμε την Ox κάθετη πάνω στο επίπεδο κάτοπτρο,θα σχηματιστούν δύο γωνίες,η γωνία πρόσπτωσης θα και γωνία ανάκλασης θr.

Η ακτίνα ΠΟ στο παραπάνω σχήμα που πέφτει στο κάτοπτρο λέγεται προσπίπτουσα ακτίνα ,ενώ η ακτίνα ΑΟ λέγεται ανακλώμενη ακτίνα

 Γωνία πρόσπτωσης θα ονομάζεται η γωνία που σχηματίζεται από την προσπίπτουσα στον καθρέφτη ακτίνα και από την κάθετη στον καθρέφτη στο σημείο πρόσπτωσης. 

Γωνία πρόσπτωσης και γωνία ανάκλασης

 Γωνία ανάκλασης θr ονομάζεται η γωνία που σχηματίζεται από την ανακλώμενη από τον καθρέφτη ακτίνα και από την κάθετη στον καθρέφτη στο σημείο πρόσπτωσης. 

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

 Με την πειραματική διάταξη που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα μπορούμε να μελετήσουμε την ανάκλαση του φωτός.

Διάταξη για την πειραματική μελέτη της ανάκλασης του φωτός

 Για τι σκοπό αυτό τοποθετούμε ένα μικρό επίπεδο κάτοπτρο στο κέντρο του γωνιομετρικού δίσκου και με τη βοήθεια ενός προβολέα στέλνουμε μια λεπτή παράλληλη δέσμη φωτός στο κάτοπτρο.Μετράμε την γωνία πρόσπτωσης και την γωνία ανάκλασης και βλέπουμε ότι είναι ίσες.

Η προσπίπτουσα και η ανακλώμενη ακτίνα βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο με την επιφάνεια του γωνιομετρικού δίσκου,η οποία είναι κάθετη στην ανακλαστική επιφάνεια του κατόπτρου

 Από το ίδιο πείραμα προκύπτει επίσης ότι η προσπίπτουσα και η ανακλώμενη ακτίνα βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο με την επιφάνεια του γωνιομετρικού δίσκου,η οποία είναι κάθετη στην ανακλαστική επιφάνεια του κατόπτρου. 

ΝΟΜΟΙ ΑΝΑΚΛΑΣΗΣ

 Από το παραπάνω πείραμα προκύπτουν οι εξής νόμοι της ανάκλασης του φωτός:
α) Η προσπίπτουσα ακτίνα,η ανακλώμενη και η κάθετη στην επιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης,βρίσκονται στο ίδιο  επίπεδο.

Η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης 

β) Η  γωνία ανάκλασης  είναι ίση με τη γωνία πρόσπτωσης.

                                                         γωνία πρόσπτωσης=γωνία ανάκλασης

                                                                                     θr=θα

ΔΙΑΧΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

ΔΙΑΧΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

 Αν στην πορεία των ηλιακών ακτίνων θέσουμε μία τροχιά και ανώμαλη επιφάνεια(π.χ. ένα χαρτί),θα παρατηρήσουμε ότι το φως,που πέφτει πάνω της,διασκορπίζεται στο γύρω χώρο,δηλαδή διευθύνεται ακανόνιστα προς όλες τις κατευθύνσεις,με αποτέλεσμα να γίνεται το χαρτί από παντού.

Διάχυση του φωτός

 Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διάχυση του φωτός.
 Η Διάχυση του φωτός είναι ειδική περίπτωση του φαινομένου της ανάκλασης που παρατηρείται όταν φωτεινά κύματα κατά τη πρόσπτωσή τους σε σώματα με ακανόνιστες επιφάνειες ανακλώνται προς διάφορες κατευθύνσεις.

Αν στην πορεία των ηλιακών ακτίνων θέσουμε μία τροχιά και ανώμαλη επιφάνεια θα παρατηρήσουμε ότι το φως,που πέφτει πάνω της,διασκορπίζεται στο γύρω χώρο

 Το φαινόμενο αυτό οφείλεται στην ύπαρξη ενός εξαιρετικά μεγάλου αριθμού λείων μικροσκοπικών επιφανειών που απαρτίζουν τις ακανόνιστες ή τραχιές επιφάνειες των σωμάτων.

Η Διάχυση του φωτός είναι ειδική περίπτωση του φαινομένου της ανάκλασης που παρατηρείται όταν φωτεινά κύματα κατά τη πρόσπτωσή τους σε σώματα με ακανόνιστες επιφάνειες ανακλώνται προς διάφορες κατευθύνσεις

 Έτσι η ανάκλαση από τις μικροσκοπικές αυτές επιφάνειες παρουσιάζεται και αυτή ακανόνιστη με συνέπεια το φως να διαχέεται και να ονομάζεται διάχυτο φως.

Το φαινόμενο της διάχυσης οφείλεται στην ύπαρξη ενός εξαιρετικά μεγάλου αριθμού λείων μικροσκοπικών επιφανειών που απαρτίζουν τις ακανόνιστες ή τραχιές επιφάνειες των σωμάτων

 Η διάχυση είναι η αιτία που φωτιζόμαστε μέσα στην αίθουσα του σχολείου.Αν δεν υπήρχε η διάχυση του φωτός στα μόρια του αέρα και σε άλλα σωματίδια της ατμόσφαιρας,θα βλέπαμε μόνο τα σώματα εκείνα στα οποία το φως θα έπεφτε απευθείας από τη φωτεινή πηγή.Όλα τα άλλα σώματα δε θα τα βλέπαμε.Η διάχυση του φωτός είναι μηδενική για τελείως μαύρες επιφάνειες καθώς και για τις απόλυτα λείες και στιλπνές (π.χ. κάτοπτρα).

H ανάκλαση από τις μικροσκοπικές επιφάνειες παρουσιάζεται και αυτή ακανόνιστη με συνέπεια το φως να διαχέεται και να ονομάζεται διάχυτο φως

 Στη Σελήνη,που δεν υπάρχει ατμόσφαιρα και δε γίνεται διάχυση,όσα σώματα δε φωτίζονται απευθείας από τον Ήλιο ή άλλη φωτεινή πηγή,είναι σκοτεινά,αόρατα.Εκεί η μετάβαση από το φως στο σκοτάδι γίνεται πολύ απότομα.

Στο φαινόμενο της διάχυσης του φωτός οφείλονται τα φαινόμενα του λυκαυγούς 

 Το φαινόμενο αυτό της διάχυσης του φωτός έχει μεγάλη εφαρμογή στη Χημεία ειδικά των πολυμερών ουσιών προκειμένου να προσδιορισθεί το μέσο μοριακό βάρος των μορίων τους.Όταν μια μονοχρωματική ακτίνα προσπέσει σε διάλυμα πολυμερούς ένωσης τότε ένα μέρος της διαχέεται.        

Το Λυκόφως αποτελεί ουράνιο φαινόμενο που οφείλεται στην ύπαρξη της ατμόσφαιρας,περισσότερο στη διάχυση φωτός και λιγότερο στη γήινη διάθλαση του φωτός που συμβαίνουν σ΄ αυτήν

 Βέβαια η τεχνική αυτή δεν έχει σήμερα την άλλοτε ευρύτητα εφαρμογής της,παρ΄ όλα αυτά όμως ακολουθείται περιορισμένα.Στο φαινόμενο της διάχυσης του φωτός οφείλονται τα φαινόμενα του λυκαυγές και του λυκόφωτος.

Η ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ.ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ MAXWELL

Η ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ.ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ MAXWELL

 Η πιο σημαντική εξέλιξη του 19ου αιώνα στη μελέτη παραγωγής και διάδοσης του φωτός υπήρξε το έργο του Maxwell,ο οποίος το 1873 διατύπωσε τη θεωρία της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Σφαιρικά μέτωπα κύματος διαδίδονται ομοιόμορφα προς όλες τις κατευθύνσεις ξεκινώντας από μία πηγή φωτός

 Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή:

 Το φως είναι εγκάρσια ηλεκτρομαγνητικά κύματα,τα οποία ξεκινούν από τη φωτεινή πηγή και διαδίδονται προς όλες τις κατευθύνσεις.

 Ο Maxwell απέδειξε ότι,όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο ταλαντώνεται,παράγει ηλεκτρομαγνητικό κύμα.Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα αποτελείται από ένα ηλεκτρικό και ένα μαγνητικό κύμα.Δηλαδή είναι ένα πεδίο με δύο χαρακτηριστικά,την ένταση ε του ηλεκτρικού πεδίου και την ένταση Β του μαγνητικού πεδίου,των οποίων τα διανύσματα είναι κάθετα μεταξύ τους και μεταβάλλονται από θέση σε θέση και από στιγμή σε στιγμή.

Στιγμιότυπο ηλεκτρομαγνητικού κύματος μακριά από την πηγή,που διαδίδεται οριζόντια.Οι εντάσεις Ɛ και Β των πεδίων είναι κάθετες στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος και γι' αυτό τα κύματα αυτά ονομάζονται εγκάρσια

 Γι' αυτό το λόγο χαρακτηρίζονται ως δύο τοπικά και χρονικά μεταβαλλόμενα μεγέθη(ε και Β).Οι εντάσεις των πεδίων ε και Β παίρνουν ταυτόχρονα τη μέγιστη και ελάχιστη τιμή,δηλαδή έχουν την ίδια φάση και διαδίδονται με την ίδια ταχύτητα c.

 Οι συνηθισμένες πηγές ορατού φωτός δίνουν τέτοιες συχνότητες (ή μήκη κύματος) ηλεκτρομαγνητικοί κυμάτων,ώστε να γίνονται αντιληπτά από το μάτι.Το μήκος κύματος των κυμάτων αυτών κυμαίνεται από 400 nm έως και 700 nm περίπου.

Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ (James Clerk Maxwell) ήταν Σκωτσέζος φυσικός.Γεννήθηκε στο Εδιμβούργο στις 13 Ιουνίου 1831 και πέθανε στο Καίμπριτζ στις 5 Νοεμβρίου 1879

 Επίσης εύκολα διαπιστώνουμε ότι το φως μεταφέρει ενέργεια (π.χ. ένα οποιοδήποτε σώμα,όταν εκτεθεί σε ηλιακή ακτινοβολία,θερμαίνεται).Η ενέργεια αυτή είναι ενέργεια ηλεκτρικού και ενέργεια μαγνητικού πεδίου,η οποία παράγεται από τις πηγές και μεταφέρεται ως ηλεκτρομαγνητικό κύμα.

Ο Χάινριχ Ρούντολφ Χερτς ή Χερτζ,(Heinrich Rudolf Hertz),(22 Φεβρουαρίου 1857-1894) ήταν Γερμανός φυσικός,ο πρώτος που πέτυχε την εκπομπή,μετάδοση και λήψη ραδιοκυμάτων.Γόνος ευκατάστατης μεγαλοαστικής οικογένειας του Αμβούργου.Γνώριζε πολλές ξένες γλώσσες μεταξύ των οποίων και αραβικά.Διάβαζε τον Όμηρο στο πρωτότυπο.Μαθητής και βοηθός του Helmholtz διακρίθηκε για την φοβερή πειραματική του επιδεξιότητα.Προσπάθησε ίσως περισσότερο από οποιονδήποτε άλλο να επιβεβαιώσει πειραματικά την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell και τα κατάφερε.Πέθανε σε ηλικία τριανταέξι ετών,θύμα της "ζήλιας των θεών",όπως είπε ο Helmholtz όταν έμαθε για το θάνατό του

 Την ορθότητα της θεωρίας του Maxwell απέδειξε πειραματικά ο Hertz (Χερτς) το 1887, ο οποίος παρήγαγε,μέσω ταχέων ηλεκτρικών ταλαντώσεων,κύματα της ίδιας φύσης με αυτήν του φωτός αλλά με μικρότερη συχνότητα.

 Η ταχύτητα διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού κύματος (c),η συχνότητα (f) και το μήκος κύματος (λ) συνδέονται με τη σχέση c=λ ·f  η οποία ονομάζεται θεμελιώδης εξίσωση της κυματικής.

                                                                        c=λ ·f       

                                                     Θεμελιώδης εξίσωση της κυματικής 

Η ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ.ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΚΒΑΝΤΑ

Η ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ.ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΚΒΑΝΤΑ

 Παρ' όλο που η κλασική θεωρία (αυτή που αναπτύχθηκε πριν από το 1922) του ηλεκτρομαγνητισμού ερμήνευσε ορισμένα φαινόμενα του φωτός,όπως η συμβολή,η περίθλαση,η πόλωση κ.ά.,δεν κατόρθωσε να ερμηνεύσει κάποια άλλα φαινόμενα που σχετίζονται με την αλληλεπίδραση της φωτεινής ακτινοβολίας με την ύλη.

 Πολλά πειραματικά δεδομένα δεν μπορούσαν να ερμηνευτούν με την παραδοχή ότι το φως είναι μόνο κύμα.Το πιο σημαντικό από τα πειράματα αυτά ήταν εκείνο της μελέτης του φωτοηλεκτρικού φαινομένου.Για την ερμηνεία της εκπομπής και της απορρόφησης του φωτός δεν αρκούσαν μόνο κάποιες επεκτάσεις της κλασικής θεωρίας.Στην πραγματικότητα χρειάστηκε κάτι πιο ριζικό από μια απλή επέκταση.

 Το 1900 ο Planck,για να ερμηνεύσει την ακτινοβολία που παράγει ένα θερμαινόμενο σώμα,εισήγαγε τη θεωρία των κβάντα φωτός,την οποία εφάρμοσε αργότερα ο Einstein,για να ερμηνεύσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.

Ο Μαξ Πλανκ (Max Karl Ernst Ludwig Planck) ήταν Γερμανός φυσικός και κάτοχος Βραβείου Νόμπελ Φυσικής.Γεννήθηκε στις 23 Απριλίου 1858 στοΚίελο της Γερμανίας και πέθανε στις 4 Οκτωβρίου 1947 στο Γκέτινγκεν.Θεωρείται ως ο πατέρας της Κβαντικής Θεωρίας

 Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία του Planck,το φως (και γενικότερα κάθε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία) εκπέμπεται και απορροφάται από τα άτομα της ύλης όχι κατά συνεχή τρόπο αλλά ασυνεχώς.Δηλαδή κάθε άτομο εκπέμπει ή απορροφά στοιχειώδη ποσά ενέργειας,που ονομάζονται κβάντα φωτός ή φωτόνια.Από το άτομο λοιπόν δεν εκπέμπονται συνεχώς κύματα αλλά φωτόνια,καθένα από τα οποία χαρακτηρίζεται από συγκεκριμένη συχνότητα και έχει συγκεκριμένη ποσότητα ενέργειας Ε.

 Όταν το φως προσπίπτει πάνω στην ύλη,τα άτομα της ύλης απορροφούν την ακτινοβολία ασυνεχώς,που σημαίνει ότι κάθε άτομο απορροφά μεμονωμένα φωτόνια.Κάθε φωτόνιο μιας ακτινοβολίας έχει ενέργεια που δίνεται από τη σχέση E=h·f 

                                                                              E=h·f      

                                                                      Ενέργεια φωτονίου 

 To h είναι μια σταθερά,που ονομάζεται σταθερά του Planck,και έχει τιμή h=6,63·10^-34 J·s και f η συχνότητα.

 Όταν προσπίπτει φως πάνω στα μέταλλα,τότε μεταφέρεται ενέργεια από ένα φωτόνιο σε ένα από τα ηλεκτρόνια του ατόμου του μετάλλου.Δηλαδή το ηλεκτρόνιο αλληλεπιδρά με ένα από τα φωτόνια του φωτός σαν να είναι το φωτόνιο σωματίδιο. 

 Η θεωρία των κβάντα δεν αναιρεί την κυματική φύση του φωτός.Το φωτόνιο έχει και κυματικές ιδιότητες,για παράδειγμα η ενέργειά του εξαρτάται από τη συχνότητα του,που είναι κατ' εξοχήν κυματική ιδιότητα.