Im Laufe der Geschichte hat die Menschheit über die Natur eines solchen Phänomens wie Licht nachgedacht. Von der Antike bis heute haben sich die Vorstellungen darüber geändert und verbessert. Die populärsten Hypothesen waren, dass Licht ein Teilchen oder eine Welle ist. Der Zweig der modernen Wissenschaft, der die Natur und das Verh alten von Licht untersucht, wird Optik genannt.
Entwicklungsgeschichte der Lichtideen
Nach den Vorstellungen antiker griechischer Philosophen wie Aristoteles sind Licht die Strahlen, die vom menschlichen Auge ausgehen. Durch den Äther, eine transparente Substanz, die den Raum erfüllt, breiten sich diese Strahlen aus und ermöglichen es einer Person, Objekte zu sehen.
Ein anderer Philosoph, Plato, schlug vor, dass die Sonne die Lichtquelle auf der Erde ist.
Der Philosoph und Mathematiker Pythagoras glaubte, dass winzige Teilchen aus Gegenständen herausfliegen. Wenn sie in das menschliche Auge gelangen, geben sie uns eine Vorstellung vom Aussehen dieser Objekte.
Trotz scheinbarer Naivität legten diese Hypothesen den Grundstein für die weitere Entwicklung des Denkens.
So, im 17. Jahrhundert, der deutsche Wissenschaftler Johannes Keplerdrückte eine Theorie aus, die den Ideen von Plato und Pythagoras nahe kam. Seiner Meinung nach ist Licht ein Teilchen, oder genauer gesagt, ein Strom von Teilchen, der sich aus irgendeiner Quelle ausbreitet.
Newtons Korpuskularhypothese
Der Wissenschaftler Isaac Newton hat eine Theorie aufgestellt, die teilweise widersprüchliche Vorstellungen über dieses Phänomen vereint.
Nach Newtons Hypothese ist Licht ein Teilchen, dessen Bewegungsgeschwindigkeit sehr hoch ist. Teilchen breiten sich in einem homogenen Medium aus und bewegen sich gleichförmig und geradlinig von der Lichtquelle weg. Wenn der Strom dieser Partikel in das Auge eindringt, beobachtet die Person ihre Quelle.
Laut dem Wissenschaftler waren die Körperchen unterschiedlich groß, was den Eindruck von unterschiedlichen Farben erweckte. Große Partikel tragen beispielsweise dazu bei, dass ein Mensch rot sieht. Er argumentierte mit dem Phänomen der Reflexion eines Lichtstrahls durch den Rückprall von Partikeln von einer festen Barriere.
Der Wissenschaftler erklärte die weiße Farbe durch eine Kombination aller Farben des Spektrums. Diese Schlussfolgerung ist die Grundlage seiner Theorie der Dispersion, ein Phänomen, das er 1666 entdeckte.
Newtons Hypothesen fanden große Akzeptanz bei seinen Zeitgenossen und erklärten viele optische Phänomene.
Wellentheorie von Huygens
Ein anderer Wissenschaftler aus derselben Zeit, Christian Huygens, stimmte nicht zu, dass Licht ein Teilchen ist. Er stellte die Wellenhypothese über die Natur des Lichts auf.
Huygens glaubte, dass der gesamte Raum zwischen den Objekten und in den Objekten selbst mit Äther gefüllt ist und Lichtstrahlung Pulse sind, Wellen, die sich in diesem Äther ausbreiten. Jeder Abschnitt des Äthers, der das Licht erreichtWelle wird zur Quelle sogenannter Sekundärwellen. Experimente zur Interferenz und Beugung von Licht bestätigten die Möglichkeit einer Erklärung der Natur des Lichts durch Wellen.
Huygens' Theorie fand zu seiner Zeit nicht viel Beachtung, da die meisten Wissenschaftler dazu neigten, Licht als Teilchen zu betrachten. Es wurde jedoch später von vielen Wissenschaftlern wie Jung und Fresnel übernommen und verfeinert.
Weiterentwicklung der Views
Die Frage, was Licht in der Physik ist, beschäftigte die Wissenschaftler weiterhin. Im 19. Jahrhundert entwickelte James Clerk Maxwell die Theorie, dass Lichtstrahlung hochfrequente elektromagnetische Wellen sind. Seine Ideen basierten auf der Tatsache, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum gleich der Geschwindigkeit elektromagnetischer Wellen ist.
1900 führte Max Planck den Begriff "Quantum" in die Wissenschaft ein, was übersetzt "Portion", "kleine Menge" bedeutet. Die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen erfolgt laut Planck nicht kontinuierlich, sondern portionsweise, in Quanten.
Diese Ideen wurden von Albert Einstein entwickelt. Er schlug vor, dass Licht nicht nur emittiert, sondern auch von Partikeln absorbiert und weitergeleitet wird. Um sie zu bezeichnen, verwendete er das Wort "Photonen" (der Begriff wurde zuerst von Gilbert Lewis vorgeschlagen).
Teilchenwellen-Dualität
Die moderne Erklärung der Natur des Lichts liegt im Konzept der Welle-Teilchen-Dualität. Die Essenz dieses Phänomens besteht darin, dass Materie sowohl die Eigenschaften von Wellen als auch von Teilchen aufweisen kann. Licht ist ein Beispiel für eine solche Materie. Die Studien von Wissenschaftlern, die zu scheinbar gegensätzlichen Meinungen gekommen sind, bestätigen die duale Natur des Lichts. Licht ist Teilchen und Welle zugleich. Der Grad der Manifestation jeder dieser Eigenschaften hängt von den spezifischen physikalischen Bedingungen ab. In bestimmten Fällen weist Licht die Eigenschaften einer elektromagnetischen Welle auf, was die Wellentheorie ihres Ursprungs bestätigt, in anderen Fällen ist Licht ein Strom von Teilchen (Photonen). Dies gibt Anlass zu der Annahme, dass Licht ein Teilchen ist.
Licht wurde die erste Materie in der Geschichte der Physik, die das Vorhandensein des Korpuskular-Wellen-Dualismus erkannte. Später wurde diese Eigenschaft in einer Reihe anderer Bereiche entdeckt, zum Beispiel wird Wellenverh alten in Molekülen und Nukleonen beobachtet.
Zusammenfassend können wir sagen, dass Licht ein einzigartiges Phänomen ist, dessen Entwicklungsgeschichte mehr als zweitausend Jahre zurückreicht. Nach dem modernen Verständnis dieses Phänomens hat Licht eine duale Natur und zeigt die Eigenschaften sowohl von Wellen als auch von Teilchen.
